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1、我国风电产业急需发展的三大 技术我国风电产业急需发展的 三大技术（一）陆地微风高效新型风电机我们应该在风电机的推广普及上寻找 突破口 ”，我国地域辽阔，急需 用电、大量用电的地方很多，任何山区、草原、边防站、海岛、勘探 单位、企业厂矿，冶炼单位等，这些地方蕴藏着巨大的开发空间，如 果这些市场得到开发，都用上大型风电设备，不但可以使这些风电设 备生产企业产能得到释放，还可能会岀現产能不足的问题。所以我们 要在风电机的普及推广上下功夫，大幅提高风电机微风发电性能，适 合在全国各地推广；大幅降低风电机成本，使风电成本小于火电和水 电，提高风电的竞争能力。我们知道叶片的设计制造是一个复杂的多学科综合工
2、程，包含有空气动力学、结构动力学、材料力学、材料学、弹性力学、数学当量计算、 风载荷特性等知识。现在的风轮叶片是根据空气动力学原理， 参照直 升飞机的浆叶形状设计的，不是风直接吹动叶片，而是靠风吹过叶片 正反面空气流动的速度不同，产生一定的压力差形成推力。这种结构 在微风状态下，空气动力性能肯定是很弱的，就象飞机速度低没有升 力一样，在这种状态下起决定作用的主要是结构动力性能，就是受风面积的大小，决定着获得风力的大小。而结构动力性能在目前的叶片 设计中没有得到应有的重视，我们应该补上这一课，加强对叶片的结 构动力性能的研究和设计，大幅提高叶片的受风面积，降低叶片的重 量，大幅提高风电机的微风发
3、电能力。风变小了，我们的风电机该怎样变？这个问题是我们必须面对的问题，随着地球环境的变暖，风越来越小了，大风的频率也越来越少了， 这些我们都可以明显感觉到。国家气候中心高级工程师江滢曾到辉腾 锡勒等国内几家起步较早的风电场考察，电场工作人员对于风的减弱 已经有了直观感受。江滢说，除了测风仪留下的历史记录，寒潮、沙 尘暴、温带气旋等天气事件的逐年减少， 也都是风速减小的佐证。此 次研究中，江滢发现了一个有趣的现象，即在风能资源相对匮乏的内 陆地区，无风的日子减少了，风速在 4米/秒8米/秒之间的和风日 数反倒增加了。因此，发展适合陆地使用的微风高效型风电机是我国 风电产业发展的方向。因为现有叶片
4、是以空气动力性能为基础设计的，低风速情况下空气动 力性能肯定很弱，又如何来提高风能的输出呢？因此提高微风发电性 能的主要出路在于改变叶片结构，提高结构动力性能。就像风筝有风 会飞，不是靠结构的空气动力性能，而是靠结构的受风面积产生升力； 以鸟的翅膀为例也能说明这个问题， 陆地上的雄鹰翅膀宽而大，海边 的海燕翅膀窄而长。利用柔性智能叶片可开发出微风高效新型风电机，叶片重量可以减轻 80%以上，叶片可以增大受风面积 23倍。这种风电机一级风就能 启动，二三四级风就能很好发电，五级风就可以达到满负荷，六级风 以上随着风速的增大，叶片的风载会逐渐减小，发电功率也会逐渐减 小，可以完全避免叶片产生高风载
5、， 可以保证风电机运行平稳，避免 强冲击电流的产生，保证并网的稳定性。这种陆地使用的微风高效新 型风电机，可以大幅提咼发电量23倍，并附加惯性储能装置，保证 风电机具有良好的并网稳定性， 并且风电机成本大幅降低60%以上, 基本实现免维护，让人人都敢用，人人都好用，寿命可达 30年，并 可以实现在三年内收回投资，一次投资可享受 20多年的收益，“风 车一转，黄金万两”将变为现实。也可以使风电的价格低于火电和水 电的价格，并网将不再是难事，反而会由于风电的价格低，而多利用 风电，这将会使风电的收益大幅提高，会更大的激发人们开发风电的 积极性，会使我国的风电产业发生飞跃式发展。我们通过一个数据计算
6、来说明这个问题。 一个千万千瓦级风电场会有 5000台左右的风电机组，如此巨大的风电场将延绵数百公里，我们 知道风速的大小和方向会随时在变化，风是有波动性的，间隔时间较长的称为阵风，我们根据浪涌原理来计算风电场产生冲击电流的大 小，浪涌原理就是一排浪产生的能量，不会因为波谷的存在而抵消， 会一直向前传输，我们设定风电场中风电机的排列是均匀的，设定在阵风的作用下，有100台风电机受到风速变化的影响，我们选取 2.5MW风电机数据进行计算，风电机的牌子是德国Nordex公司N80，我们取较低数据，当风速 5m/s,功率是120kw，当风速6m/s, 功率是248kw。当风速变化为1m/s时，功率的
7、变化是128kw，如果 按100台风电机计算，功率变化值就达12800kw，这一万千瓦的冲击 能量会在电路中持续一段时间，时间的长短就是这阵风移出风电场的时间，在这段时间内还有第二阵风，第三阵风 第n阵风形成冲 击电流，电路中总的冲击电流就是 n个冲击电流之和。几万千瓦的 冲击能量不知道要多强大的智能电网才能承受？而且这个计算值已 经很小了，我们是按低风速，小的变化量进行计算的，实际的风速变 化要大很多，而且风向的变化对风电机功率的影响比风速还要大。所以，实际使用中的冲击能量要比这个值大很多，将是非常惊人的，我们必须认真对待。因此解决并网问题，并不是建成一个智能电网那么 简单，而是一项系统工程
8、。目前，内蒙古风电输出难问题已引起国家能源局的关注，这个问题也是三北”（西北、东北、华北）地区风电基地的共性问题，关系到 我国新能源建设的大局。有些专家、部门认为风电是垃圾电源也不是 没有根据，欧美风电技术发展了几十年，从定浆距控制技术发展到变 浆距，又发展到变转速控制技术，但仍没有解决风电机的并网稳定性 问题。现有风电机风小的时候还可以保持输出功率的稳定，但发电量很低；当风变大时风电机的输出功率会变的越来越不稳定，产生的冲击电流甚至会对电网的安全造成威胁， 这些问题都是客观存在的，我 们必须正确面对。现有风电技术并不完善，欧美风电技术也不适合大规模并网使用， 我 们要建成 陆地三峡”必须根据
9、我国国情采用新的风电技术和新的措 施。首先要采用微风高效新型风电机技术，根据我国陆地风速的特点， 大幅提高陆地风速范围38米/秒的发电量，这样可以保证白天用电 高峰期有大量的风电输出，也可以保证全年有大部分时间有风电输 出；这样可以大幅减轻调峰的压力，减少调峰的投资。我们知道风是 有波动性的，有波峰，也有波谷，间隔时间较长的称为阵风，风速的 变化必然引起风电机功率的变化。现有风电机是利用叶片的惯性能量 来平滑功率的波动，在低风速的情况下起作用，在高风速情况下惯性 力与强大的风载相比，好比鸡蛋与石头，无法与之相抗衡。而微风高 效新型风电机单独附加了惯性储能装置，利用惯性储能装置可以有效 起到削峰
10、填谷的作用，这样对稳定功率输出是非常有帮助的， 也使现 有的低电压穿越问题迎刃而解。现有叶片在高风速时，会产生强风载， 会变的不稳定，难以控制，造成风电机功率的急剧变化，对并网的稳 定性产生很大的威胁，甚至会影响风电机的安全。而微风高效新型风 电机具有高风速卸载功能，当风速超过五级时，可以通过叶片变形逐 渐卸载，不会产生大的冲击电流，也可以保证风电机的安全，并且还 有惯性储能装置起到缓冲和储能的作用，因此可以保证风电机在大风 情况下相对稳定的并网状态。申请号：200810223694申请日：2008/10/08公开日：2009/04/22公告日：公开号：101413482公告号：授权日：授权公告日：专利类别：发明国别省市代码：15中国|内蒙代理机构代码：11255对照表代理人：邹芳德发明名称：咼效径流 双轴风力机国际分类号：F03D 3/02;F03D 11/00范畴分类号：28C