關(guān)于離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的研究

【摘 要】進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，人民的生活水平在不斷的提高，但是經(jīng)濟(jì)的增長帶來的是資源的浪費(fèi)，和環(huán)境的污染，近幾年來，環(huán)境的惡化進(jìn)一步加大，政府對于環(huán)境的重視程度不斷提高，隨著國民素質(zhì)的普遍提高，環(huán)保意識不斷的增強(qiáng)。那么為了緩解環(huán)境的壓力，人們開始研發(fā)新型能源。風(fēng)能作為一種新型能源，逐漸受到人們的重視。風(fēng)能具有很多有點(diǎn)。它最重要的是無污染，能量來自于自然界存在的風(fēng)力。在一些地區(qū)，風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)成為了主要的電力來源，緩解了火力發(fā)電造成的環(huán)境污染。本文就風(fēng)力發(fā)電中的離網(wǎng)型發(fā)電系統(tǒng)做系統(tǒng)的介紹。希望能夠?qū)窈蟮娘L(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)提供一些參考和借鑒，將風(fēng)力發(fā)電的一些前景展現(xiàn)出來，以供人們參考。

【關(guān)鍵詞】風(fēng)力發(fā)電；離網(wǎng)原理；特性；發(fā)展前景

隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展以及不可再生能源的大量消耗，風(fēng)能作為一種綠色能源已成為研究的熱點(diǎn)。風(fēng)力發(fā)電有很多的優(yōu)點(diǎn)，例如：占地少、無污染等。在各個地區(qū)都受到了廣泛地歡迎。隨著科技的發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)不斷提高，離網(wǎng)型系統(tǒng)作為比較古老的系統(tǒng)慢慢的被社會所淘汰，它對偏遠(yuǎn)地區(qū)的人們來說還是極其重要的。同時，它在各方面的原理對于風(fēng)力系統(tǒng)的發(fā)展具有指導(dǎo)意義。

1.風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的現(xiàn)狀

風(fēng)力發(fā)電無需借助外部能源，風(fēng)險性小，也不會造成大氣污染。這些優(yōu)點(diǎn)使得風(fēng)力發(fā)電得到了廣泛應(yīng)用和大力發(fā)展。

目前，絕大多數(shù)國家都已應(yīng)用了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。我國擁有著較為豐富的風(fēng)力資源，是較早利用風(fēng)力發(fā)電的國家。我國的偏遠(yuǎn)地區(qū)由于地形、自然條件的限制，電網(wǎng)無法到達(dá)，此時離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)便處于無可替代的地位，為人們帶來了極大的便利。

1.1國內(nèi)風(fēng)力發(fā)展現(xiàn)狀

我國于20世紀(jì)60年代初期開始發(fā)展風(fēng)能發(fā)電，首先采用的是離網(wǎng)式小風(fēng)機(jī)技術(shù)。我國因沒有充分依靠國內(nèi)機(jī)電制造業(yè)基礎(chǔ)，沒有吸收引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，力求自主研發(fā)。這就導(dǎo)致了我國風(fēng)電建設(shè)比較落后。目前，國內(nèi)的風(fēng)電容量設(shè)備大部分是從國外引進(jìn)的成套設(shè)備，致使風(fēng)力發(fā)電設(shè)備成本增高，為了保證收益，導(dǎo)致電費(fèi)增高。與火力發(fā)電、水力發(fā)電相比，缺少市場競爭力。經(jīng)過我國政府有關(guān)部門的積極規(guī)劃和支持，我國在風(fēng)電裝機(jī)容量的世界排名從2004年的第10位歷經(jīng)3年躍居到了第5位，發(fā)展迅猛，由此可見，我國的風(fēng)力發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

1.2國外風(fēng)力發(fā)展現(xiàn)狀

美國等西方國家于20世紀(jì)80年代開始研發(fā)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，并將風(fēng)力發(fā)電進(jìn)行商業(yè)化運(yùn)營。世界風(fēng)力發(fā)展總體上處于上升趨勢，裝機(jī)容量以每年30%的增長率增加，外國風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展方式和先進(jìn)技術(shù)，對我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有一定的借鑒意義和促進(jìn)作用。世界上大部分國家已經(jīng)把發(fā)展風(fēng)電作為本國能源建設(shè)的一個重點(diǎn)項目來扶持。風(fēng)力發(fā)電對經(jīng)濟(jì)的促進(jìn)作用不容小覷，無論是從世界的角度還是從我國的角度，風(fēng)力發(fā)電都將成為世界能源領(lǐng)域里的主力軍。

2.離網(wǎng)型小風(fēng)電的現(xiàn)狀

我國開始嘗試并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電前，主要是依靠離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電。內(nèi)蒙古、新疆等地較為廣泛的應(yīng)用了離網(wǎng)型小風(fēng)電技術(shù)，1997年就已經(jīng)有155000臺微型風(fēng)力機(jī)在牧區(qū)、山區(qū)運(yùn)行。極大滿足了農(nóng)牧民家用電需求。但近年來，由于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的迅猛發(fā)展，大部分地區(qū)開始采用大風(fēng)機(jī)發(fā)電技術(shù)，離網(wǎng)型小風(fēng)電逐漸萎縮。

2.1應(yīng)用領(lǐng)域

目前，應(yīng)用離網(wǎng)型小風(fēng)點(diǎn)機(jī)組的仍然是地處偏遠(yuǎn)地區(qū)或無供用電地區(qū)的農(nóng)、牧、漁民。其中，內(nèi)蒙古在政府的大力支持下憑借其獨(dú)有的地理優(yōu)勢和豐富的風(fēng)能資源，大力發(fā)展了離網(wǎng)型小風(fēng)電，成為我國最廣泛應(yīng)用離網(wǎng)型風(fēng)電機(jī)組的地區(qū)。

2.2技術(shù)方面

由于重視程度的不足，導(dǎo)致技術(shù)上不能快速提高，配件質(zhì)量不過關(guān)，性能過差，蓄電池和逆變控制器極大影響了發(fā)電系統(tǒng)的效率。離網(wǎng)型風(fēng)電發(fā)電技術(shù)相對于大風(fēng)機(jī)發(fā)電技術(shù)較為落后。

2.3生產(chǎn)廠家的經(jīng)濟(jì)利潤

生產(chǎn)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的原材料價格不斷上漲，而主要購買小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的又是經(jīng)濟(jì)收入有限的農(nóng)、牧、漁民。廠家漲價空間受限，利潤不斷減小，導(dǎo)致廠家積極性下降。

3.離網(wǎng)型小風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的原理及其特性

3.1發(fā)電機(jī)的構(gòu)造及結(jié)構(gòu)原理

離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，別名獨(dú)立運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。其運(yùn)行主要分為兩個大階段：一是，通過風(fēng)輪將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。二是，風(fēng)輪通過帶動發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)從而將風(fēng)能轉(zhuǎn)化成的機(jī)械能再轉(zhuǎn)化為電能。離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的部件組成有很復(fù)雜，主要有風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)、逆變器等。

3.2發(fā)電系統(tǒng)特性

離網(wǎng)型小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)即可以采用直流發(fā)電機(jī)，也可以采用交流發(fā)電機(jī)。目前主要采用永磁電機(jī)，極大簡化了發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

3.3風(fēng)輪機(jī)系統(tǒng)特性分析

永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)把風(fēng)力作為原動力，將風(fēng)輪機(jī)和永磁同步發(fā)電機(jī)同軸聯(lián)接，利用風(fēng)輪機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能再轉(zhuǎn)化為電能。風(fēng)電轉(zhuǎn)化效率由風(fēng)輪機(jī)對風(fēng)能的捕獲能力決定。

3.4儲能裝置特性分析

由于風(fēng)能具有不確定性和間接性，故當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)獲得足夠的電能時，必須配備適當(dāng)?shù)膬δ苎b置將多余的電能存儲起來，以便弱風(fēng)或無風(fēng)期間可以正常供電。為了實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定不可或缺的便是儲能裝置。

3.5電能變換電路的功能特性

風(fēng)速是在不斷變化的，極不穩(wěn)定，導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中輸出的電壓和電流也是不穩(wěn)定的。需采取整流后獲得直流電，可以通過電池控制器對蓄電池充電，或給直流負(fù)載供電。

4.發(fā)展前景

我國地域遼闊，地形復(fù)雜，一些偏遠(yuǎn)地區(qū)電網(wǎng)無法到達(dá)，此時離網(wǎng)型小風(fēng)電就發(fā)揮了極其重要的角色。為偏遠(yuǎn)地區(qū)的人民帶來了電能，極大的便利了人們的生產(chǎn)和生活。

4.1融入城市

目前離網(wǎng)型小風(fēng)電主要應(yīng)用于偏遠(yuǎn)地區(qū)，其實(shí)它完全可以走進(jìn)我們的城市，既可以方便我們用電，又可以作為一種景觀，供人們欣賞。

4.2風(fēng)力發(fā)電在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用

有的果蔬需要冷藏才可以保持新鮮度，若這些果蔬無法按時發(fā)往城市就會給農(nóng)民帶來不小的困擾，所以我們可以在農(nóng)田附近建造小型的冷藏庫，利用風(fēng)力發(fā)電帶動壓縮機(jī)制冷，以實(shí)現(xiàn)制冷效果。

隨著地下水的不斷減少，農(nóng)民灌溉出現(xiàn)了問題，很多時候根本打不上水來。我們便可以利用風(fēng)能發(fā)電帶動水泵運(yùn)作。方便農(nóng)民灌溉。

冬天天氣寒冷，導(dǎo)致大棚里溫度過低，蔬菜無法生長，目前好多農(nóng)家采用用燈泡打光來提高大棚里的溫度。這是我們便可以在大棚旁邊建立一個小型風(fēng)能發(fā)電站來為燈泡供電。

5.結(jié)語

離網(wǎng)型小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)因其占地少、安裝方便、生產(chǎn)周期短、無污染等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于偏遠(yuǎn)地區(qū)，但我們不應(yīng)局限于此，要充分發(fā)揮其特性，為人類創(chuàng)造福利。這對環(huán)境保護(hù)和我國的能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整有著極其重要的作用。更是緩解了能源危機(jī)，減少了人們對石油等不可再生能源的依賴性。展望未來，隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，風(fēng)電機(jī)組的成本會逐漸降低，工作效率也將逐步提高。這無疑將會把風(fēng)能發(fā)電逐步推向世界前沿，其發(fā)展前景是巨大的，其帶來的社會效益也是無法估量的。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

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