風力發電工程在港口碼頭中的應用

馬滔

摘 要：風力發電工程是一項多學科的，可持續發展的清潔能源。它是將風能轉換成電能，風能推動葉輪旋轉，葉輪帶動轉動軸和增速機，增速機帶動發電機，而發電機通過輸電電纜將電能輸送電力控制系統和負荷。文中主要對風力發電路燈技術基本原理及碼頭風能發電有利因素進行了探討，并對發展趨勢作了展望。

關鍵詞：風力發電；碼頭；系統工程；節能

1 風能歷史發展與現狀

人類對風能的利用已有幾千年的歷史，最初主要是利用風力提水灌溉，到現代風能的大面積應用。

目前，風能的開發利用已經形成相當的規模，其發展大致可分為5個不同時期： ①1977～1988年，歐洲對國家級海上風電場的資源和技術進行研究；②1990～1998年，進行歐洲級海上風電場研究；③1991～1998年，開發中型海上風電場；④1999～2005年，開發大型海上風電場和研制大型風力機；⑤2005年以后，開發大型風力機海上風電場。

我國較大規模地開發和應用風力發電機，特別是小型風力發電機，始于70年代，當時研制的風力提水機用于提水灌溉和沿海地區的鹽場，研制的較大功率的風力發電機應用于浙江和福建沿海，小型風力發電機的研究和推廣得到了長足的發展。風能提供給人類世界的許多好處是令人矚目的：保護環境、促進經濟發展、供應的多樣及安全、發展迅速，使得電網更加規?；?。

2 基本原理

風力發電是將風能轉換成電能，風能推動葉輪旋轉，葉輪帶動轉動軸和增速機，增速機帶動發電機，而發電機通過輸電電纜將電能輸送電力控制系統和負荷。

小型風力發電機組的組成：小型風力發電機組一般由下列幾部分組成：風輪、發電機、調速和調向機構、停車機構、塔架及拉索等，控制器、蓄電池、逆變器等。風力發電機+充電器+數字逆變器。每一部分都很重要，各部分功能為：葉片用來接受風力并通過機頭轉為電能；尾翼使葉片始終對著來風的方向從而獲得最大的風能；轉體能使機頭靈活地轉動以實現尾翼調整方向的功能；機頭的轉子是一個永磁體，定子繞組切割磁力線產生電能。風力發電機因風量不穩定，故其輸出的是13～25V變化的交流電，須經充電器整流，再對蓄電瓶充電，使風力發電機產生的電能變成化學能。然后用有保護電路的逆變電源，把電瓶里的化學能轉變成交流220V市電，才能保證有穩定使用。

3 發展優勢

風力發電工程應用于港口碼頭，因為成風力發電沒有燃料問題，也不會產生輻射或空氣污染，又節約能源能耗。在港口碼頭作業中，很多的大型設備以及碼頭晝夜照明需要大量的電力。在大量的耗電過程中產生的污染不但影響港區陸地環境，更增加了海洋被影響的風險。節能已迫在眉睫，而風能已開始在世界碼頭范圍內進行?！肮澕s能源”一直以來就是天津港集團力推的項目，從水的循環利用到各個碼頭高桿燈加裝節能電箱等一系列節能措施，表明集團早已走在節能的道路上。

一般說來海上年平均風速明顯大于陸地，研究表明，離岸10km的海上風速比岸上高25%以上。根據資料分析，渤海2月、5-8月風速較小，10-4月風速較大，冬季發電比較理想。全年平均風速7.56m/s，全年平均風功率密度552.2w/m2。風能在沿海地帶資源非常的豐富，港區碼頭有著天然的地理優勢。港區碼頭發展風能發電有著得天獨厚的優勢：

1.天然的地理位置優勢，風能資源非常豐富。據初步統計，中國陸地10m和海面15m可供開發的風力資源在10億kW以上，相當于可開發水能資源（3.9億kW）的2.5倍。風流過粗糙地表或障礙物時，風速的大小和方向都會變化，而海面粗糙度小，因而可能的風切變小，故塔架可以較短，成本降低，風能的損失也會變小。

2.目前擁有成熟的風力發電技術，風能電網的完善和成熟，有利于更能有效利用。是風電技術日趨成熟。更大型、性能更好的機組已開發并投入生產試運行，可利用的風速要求還會降低。

3.市場需求大，風力發電路燈作為一項高新技術產業有其巨大發展空間。風能無污染，可再生，是十分理想的清潔又可持續發展的能源，可以有效遏制溫室效應，對環境保護有著重大的意義。積極響應了國家目前的節能和環保政策，市場空間將非常的廣闊。

4.成本低，風力發電路燈可以得到可觀的經濟效益。隨著中國風電設備的國產化，風能發電系統等新型技術的日漸成熟，小型風力發電的成本可望再降，經濟效益和社會效益提升，小型風力發電市場潛力巨大。隨著中國風力發電裝機的國產化和發電的規?；L電成本可望再降。風力發電工程建設工期短，見效快?；痣?、水電的建設工期需要用年來計算，而風電項目只需要以周、月來計算。結構簡單，裝拆、搬運、維修方便。

5.國家政策鼓勵清潔能源，國家對節能用電進行補貼政策。2008年以來，受國際宏觀形勢影響，中國經濟發展速度趨緩。為有力拉動內需，保持經濟社會平穩較快發展，政府加大了對交通、能源領域的固定資產投資力度，支持和鼓勵可再生能源發展。作為節能環保的新能源，風電產業贏得歷史性發展機遇。因為風能路燈的使用，使碼頭對于集體供電的依賴降低，不僅節約了成本，而且無污染。

4 展望

總之，考慮到目前風力發電的技術成熟現狀以及充分利用它所能帶來的這些好處，世界各國政府正積極推出鼓勵政策，抓住這個風能提供的機會，既能保證安全的能源供應，又能戰勝全球氣候的變化。對于經濟飛速發展的中國，已經提出節約型社會的主題。風力發電被公認為是世界上發展最快的綠色能源技術，雖然在陸地風電場建設快速發展，但人們已經注意到陸地風能利用所受到的一些限制，如占地面積大、噪聲污染等問題。

全球問題無疑需要全球共同努力來解決，風能能夠大規模地傳送。在這一過程中，風能能夠滿足能源和發展的需要。成本很低的單樁海上集中發電平臺已成為未來風能發電的趨勢?，F有海上風電機組基本上是由陸上風電機組改裝而來。廣闊的海上場址無疑倍受人們關注。大容量風電機組的商業化運行，也為海上風電的發展提供了必要的技術支撐。因此對需求量大的港口碼頭來說，海上平臺集中發電將是一個趨勢。

參考文獻

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