小型風力發電技術

一、小型風力發電

我國從20世紀80年代初開始把小型風力發電技術作為實現農村電氣化的措施進行開發，主要研制、示范和應用小型風力發電機組，供農牧民和漁民一家一戶使用。經過近30年的發展，5千瓦以下的小型風力發電機組技術已經成熟，形成了年產6萬臺的能力?，F在我國小型風力發電機已擁有穩定的市場，每年銷售上萬臺，而且每年有上千臺出口國外。到2006年底，我國小型風力發電機擁有量達到30萬臺，居世界首位。在電網不能通達的偏遠地區，約150萬農牧漁民利用風能實現了家庭電氣化，電燈和電視進人農家牧戶漁船，生活質量明顯提高。

我國現在可以生產100、200、300、500、800瓦的百瓦級小型風力發電機，1、2、5、7.5、10千瓦的千瓦級小型風力發電機。有的工廠還試制出了50千瓦的風力發電機。

目前國內銷售量最大的是300瓦的小型風力發電機，其次是200、500瓦和1千瓦的小型風力發電機。5千瓦以上的風力發電機在國內銷售量很少。

我國目前有30多個廠家從事小型風力發電機及其配件的生產、研發和銷售工作。我國小型風力發電機產品主要服務于國內市場，部分質量、外觀雙優的產品已遠銷國外市場，我國已成為全球最大的小型風力發電機生產國。

(一)小型風力發電機的工作條件

我國陸地上擁有豐富的風力資源，在10米高度的風能總保有量是32億千瓦，其中實際可開發的風能總量為2.53億千瓦。從風能資源分布來看，我國陸地風能資源豐富區、較豐富區和可利用區分別占我國總面積的8％、18％和50％，為小型風力發電機組在我國的廣泛應用提供了良好的條件。

1．小型風力發電機可以安全工作的風速小型風力發電機啟動風速一般在3～4米／秒之間，國產小型風力發電機的額定風速通常在8～10米／秒之間；小型風力發電機的最大工作風速(或切出風速)為25米／秒左右。

小型風力發電機可以安全工作的風速范圍是3～9級風，即風速在3～25米／秒之問都可以安全工作。

2．小型風力發電機適合應用地區凡是風力資源較好(年平均風速大于4米／秒，沒有臺風災害)，電網不能到達或供電不足的牧區、農區、湖區、灘涂、邊遠哨所和公路道班都適合開展小型風力發電機的推廣應用。

例如: 我國內蒙古草原牧區應用小型風力發電機非常普遍，切實解決了牧民的用電問題; 我國洪湖地區應用小型風力發電機也取得了良好的效果。

(二)小型風力發電機的結構

小型風力發電機一般由風輪、發電機、塔架、尾翼、控制器、逆變器、蓄電池組、電纜、調速系統和混凝土地基組成。

小型風力發電機能提供220伏交流電或24、36、48伏直流電。能夠解決直流或交流照明問題: 給燈泡、節能燈供電; 可以為家用電器(如電視機、DVD、收音機、電風扇、洗衣機、小型電冰箱)提供電力; 也可以為通訊裝置提供電源; 可以驅動小型電動工具(分別見表1、圖1)。

（三）小型風力發電機效益分析

1.能源與經濟效益以目前應用最多的300瓦小型風力發電機為例：在年平均風俗4.2米/秒的地區，每臺300瓦風力發電機在保證全年處于正常工作狀態下，每年可發電700千瓦時左右，平均每天用電1.8千瓦時。根據多年的實際使用情況，使用小型風力發電機的直接經濟效益并不明顯。300瓦風力發電機組用戶平均每天的用電量為1.1千瓦時，每月的用電量為33千瓦時，一年的用電量電量才400千瓦時。每年節省的能源費用約300～500元，按應用一臺300瓦風力發電機投資5000元計算，收回成本需要10～15 年的時間。但是用戶所獲得的間接經濟效益卻是因人而異，無法計算的。

2.環境效益風能是一種可再生、無污染的新能源，也稱“綠色能源”，與用煤炭、石化發電相比，它沒有溫室氣體二氧化碳(CO2)的排放，也沒有二氧化硫(SO2)、一氧化氮(NO)和煙塵的排放，不會給大氣環境造成污染。農牧湖區應用小型風力發電系統和風光互補發電系統，對保護生態環境非常有利。

3.社會效益使用小型風力發電機的社會效益是非常顯著的。第一，解決了缺電地區農牧漁民的照明用電問題，他們可以看電視、VCD，使用400瓦風光互補發電系統或500瓦風力發電機的家庭還可以用上冰箱、洗衣機，大大改善了他們的物質和文化生活，有效地促進了當地的精神文明建設。第二，缺電地區農牧漁民可以用來給手機充電，大大方便了他們與外界溝通與交流，有利于獲取更多的市場和致富信息。第三，缺電地區農牧漁民孩子們的學習條件可以得到極大改善，和城里的孩子一樣也能看電視、操作電腦，進行電化教學，教學質量不斷提高，縮小了無電地區學校與城鎮學校之間的差距。

(四)小型風光互補系統

小型風光互補供電系統是由小型風力發電機組、太陽能光伏電池組、蓄電池、控制——逆變器等組成(見圖2)。根據不同地區的風能、太陽能資源及不同的用電需求，用戶可配置不同的供電模式。小型風光互補供電系統的控制～逆變器上設置了風力機和太陽能光電板兩個輸入接口，風力發電機和太陽能光伏電池發出的電，通過充電控制器向蓄電池組充電，然后將從蓄電池出來的直流電通過逆變器轉換為適合通用電器的220伏、80赫茲交流電。小型風光互補供電系統的優點是可以同時利用當地的風力資源和太陽能資源，起到多能互補的作用。

目前，小型風光互補供電系統中風電與光電的匹配比例一般為3:1左右。例如：300瓦的風力發電機可以配用l00瓦的光電板；500瓦的風力發電機可以配用150～200瓦的光電板；1千瓦的風力發電機可配用300～350瓦的光電板。洪湖地區32戶漁民應用了400瓦的風光互補發電系統，供電更加充足，取得了成功的經驗。