什么是风能发电？

把风的动能转变成机械动能，再把机械动能转化为电力动能，这就是风能发电。依据目前的风车技术，大约是3m/s的微风速度便可以开始发电。风能发电不需要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染，正逐步在世界上形成一股热潮。1．国内外风能发电的利用情况据有关资料显示，到2003年年底，全球风能发电装机容量已突破4000×104kW，风能发电占全球电力供应的0.5%。到2013年底，全球风电累计装机容量达到31800×104kW。在2009―2013年，全球风电市场规模扩大了几乎20000×104kW。然而，2013年新增风电装机3550×104kW，比2012年的增量下降了约1000×104kW。2014年全球风电累计装机容量已达到36540×104kW，同比增长14.9%；新增装机容量4730×104kW，新增装机增长率达到34%。由于我国所处的地理位置及绵长的海岸线，为风能的产生提供了便利条件，沿海、岛屿及西北内陆是风能丰富的地区。据统计，2014年1―9月，风电新增并网容量较多的是新疆维吾尔自治区（192×104kW）、山东省（82×104kW）、山西省（75×104kW）、宁夏回族自治区（67×104kW）和云南省（52×104kW）。风电平均利用小时数较高的是云南省（1893h）、天津市（1669h）、四川省（1598h），平均利用小时数较低的是西藏自治区（823h）、吉林省（1066h）、海南省（1120h）和广东省（1126h）。2．风能发电的运行方式利用风能发电已越来越成为风能利用的主要形式，受到各国的高度重视，而且发展速度最快。风能发电通常有以下三种运行方式：（1）独立运行方式，通常是一台小型发电机向一户或几户提供电力，它用蓄电池蓄能，以保证无风时的用电。（2）风能发电与其他发电方式（如柴油机发电）相结合，向一个单位或一个村庄或一个海岛供电。（3）风能发电并入常规电网运行，向大电网提供电力。常常是一处风场安装几十台甚至几百台风力发电机，这是风能发电的主要发展方向。3．风能发电机系统目前，风电系统主要有三大风力发电机型：恒速恒频异步发电机、变速恒频双馈异步发电机和直驱永磁同步发电机。变速恒频双馈异步发电机因桨距角可调，能在较宽的风速范围内保持最佳叶尖速比、最大功率点运行等优良特性，已成为当今的主流机型。直驱永磁同步发电机加上全功率变流器后，将会拥有更加广阔的发展前景。4．陆上风能发电与海上风能发电在风能发电技术不断发展的过程中，世界各国明显存在着从陆上风能发电到海上风能发电的转变。海上风能发电主要是指沿海风能发电，欧洲一般采用这种能发电方式。海上风能发电具有占地较少、风力较强、风期周期长、资源利用率高、噪声污染较少等优点。我国沿海地带广阔，风能资源丰富，因此海上风能资源开发是新能源开发的一个重要方向趋势。图7.12是海上风能发电站。图7.12　海上风能发电站海上风能发电与陆上风能发电相比，具有以下几个特点：（1）海上风能资源较大。同高度的风速，海上一般比陆上大20%，发电量高70%，而且海上少有静风期，风电机组利用效率较高。目前，海上风电机组的平均单机容量在3MW左右，最大已达6MW。（2）海水表面粗糙度低，海平面摩擦力小，因而风速随高度的变化小，不需要很高的塔架，可降低风电机组成本。（3）海上风的湍流强度低。海面与海上的空气温差比陆地表面与陆上的空气温差小，且没有复杂地形对气流的影响，因此作用在风电机组上的疲劳负荷减少，可延长其使用寿命。陆上风电机组一般设计寿命为20年，海上风电机组设计寿命可达25年以上。（4）海上风电不占用陆上土地。对于人口比较集中、陆地面积相对较小、濒临海洋的国家或地区较适合。（5）海上发电的开发利用不会造成大气污染和产生有害物质，可减少温室效应气体的排放，对环境及景观负面影响小。（6）海上风电机组受噪声制约小，转速一般比陆上高10%，风机利用效率相应提高5%～6%。然而，海上风能发电也存在不足之处。海上风电技术要求比较高，风险频率高，建造成本大，要充分考虑到水力与动力的双重负荷，做好基础深度勘察、支撑材料选择、海床结构分析与研究。海上风电基础设计与施工时，要根据不同的海底地质条件采用不同的地基模式，还要考虑基础防冻、防腐、防震。风能发电机组要采用整体式安装与分体式安装相结合的方法，达到准确定位和快速安装的效果。我国风能发电主要集中在陆地上，海上风电技术还处于初步水平，海上风电技术的全面应用还需要很长一段时间。总之，海上丰富的风能资源和当今技术的不断进步，预示着海上风电将成为一个迅速发展的市场，海上风电产业将成为一个新的经济增长点。