風電技術(shù)論文(2)
風電技術(shù)論文篇二
風電工程技術(shù)及經(jīng)濟性分析
摘要：風能是非常重要并儲量巨大的能源，它安全、清潔、充裕。由于風力發(fā)電過程不消耗礦產(chǎn)資源，不排放污染物和溫室氣體，因此，利用風力發(fā)電已成為風能利用的主要形式，受到世界各國的高度重視，發(fā)展速度日益加快。 近些年來，我國的風電發(fā)展速度相當快，目前為止，我國可以獨立運行的小型風電機組已達到20萬臺，居世界之最。文章主要敘述風能資源的形成、風電場的選址設(shè)計、風場發(fā)電機組的設(shè)計、風電場的施工建設(shè)、風電場的運行及維護等技術(shù)分析及風電場的經(jīng)濟性評價。
關(guān)鍵詞：風能資源;風力發(fā)電機;運行與維護;經(jīng)濟性評價
中圖分類號：TM315文獻標識碼： A
隨著環(huán)境污染的日益嚴重，傳統(tǒng)能源的日益衰竭，可再生能源的開發(fā)和利用受到了很多學者的青睞。風能是非常重要并儲量巨大的可再生清潔能源，它安全、清潔、充裕，其在電網(wǎng)中的比例也越來越大，然而與一些傳統(tǒng)的電源相比較，風力發(fā)電具有間歇性、波動性、隨機性的特點，大規(guī)模風電并網(wǎng)后將嚴重影響電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量和安全穩(wěn)定運行。因此，有必要對風電接入電網(wǎng)的經(jīng)濟性作比較細致的分析，以推動了可再生能源的發(fā)展。
1 風電現(xiàn)狀
從20世紀80年代以來，風力發(fā)電技術(shù)得到迅速發(fā)展，與傳統(tǒng)發(fā)電方式相比其技術(shù)成熟度和經(jīng)濟性能也可以相媲美。在國外，風力發(fā)電每年要以30%以上的速度增長，在我國，通過幾個五年計劃的發(fā)展，風電也已經(jīng)具有一定的基礎(chǔ)和經(jīng)驗。2003年國家水利部部長汪恕誠題詞：“風電是綠色能源，發(fā)展風電是實施能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要措施。風力發(fā)電，大有可為。”這說明了國家對我國風電事業(yè)的支持。近些年來，我國的風電發(fā)展速度相當快，目前為止，我國可以獨立運行的小型風電機組已達到20萬臺，居世界之最。
2 風電技術(shù)
2.1 風能資源
風的形成我們大多人都了解，就是空氣流動的結(jié)果，空氣之所以流動，就是地球繞太陽運動的結(jié)果，在轉(zhuǎn)動過程中，由于太陽離地球的距離和方位的不同，地球上各地方各緯度所接受的太陽輻射不同、強度不同、溫度高低不同，這種就形成了溫度差，溫差形成了不同地方間的氣壓不同，這樣就形成了氣體的流動。風能資源除了大氣流動，還有就是季風和局地環(huán)流。
2.2 風力等級
風力等級也就是風的速度值等級，是一種風力強度值，風越大強度越大，風速越大，等級也就越高。根據(jù)1946年修訂的“蒲福風級”可以分為靜風、軟風、輕風……等17個等級，并可以根據(jù)一定的關(guān)系來計算風速確定風級：VN=0.1+0.824N1.505，其中，N為風的級數(shù);VN為N級風的平均風速(m/s);同時也可以計算風的最大、最小風速，計算公式為：VNmax=0.2+0.824N1.505+0.5N0.56;VNmin=0.824N1.505+0.56。
2.3 風的測量
氣象臺、站所提供的統(tǒng)計數(shù)據(jù)大多情況下只是較大區(qū)域內(nèi)的風能資源情況，作為風力發(fā)電場選址的就不夠精確，所以當風力發(fā)電場在風場選址時，要采用高的自動測風系統(tǒng)。測風系統(tǒng)可以分為傳感器、主機、數(shù)據(jù)存儲裝置、電源、安全與保護裝置共六個部分。
2.4 風電場場址的選擇
建設(shè)風電場前期工作是一項綜合的過程，需要考慮很多方面的情況和影響，包括風電場的選址、風資源的評估、風電場的設(shè)備設(shè)計及選型、裝機容量設(shè)計和確定、后期擴建等等。風電場的場址選擇首先要考慮風資源情況，對風能資源進行評估，風能情況是風場發(fā)電經(jīng)濟性能的一個重要指標。選擇場址是一個宏觀過程，需要從一個較大的地區(qū)，考查氣象條件，選擇一個風資源豐富，而且最有利用價值的小片區(qū)域，這片小區(qū)域就是風力發(fā)電機組安裝場地。場址的選擇好壞直接影響到風場后期生產(chǎn)的經(jīng)濟性能。
2.5 發(fā)電機組技術(shù)
場址選擇完成后，要對風場建設(shè)的發(fā)電機組進行設(shè)計工作，包括風場的總體設(shè)計、基礎(chǔ)設(shè)計、變壓器的選擇、變電站設(shè)計、架空線路設(shè)計和中控樓及其他建筑的設(shè)計，還包括入場道路、場內(nèi)道路及綠化等的設(shè)計。招標完設(shè)計單位，對發(fā)電機組進行設(shè)計，選擇機組類型等。
風力發(fā)電機包括風輪、機艙、塔架和基礎(chǔ)四個部分，風輪主要是通過葉片和輪轂獲取風能的設(shè)備;機艙裝有風速和風向傳感器及隔音和通風裝置的設(shè)備;塔架是支撐機艙和風輪的高度的部分;基礎(chǔ)是固定作用的裝置。
3 風電場的經(jīng)濟性能
評估一個風電的經(jīng)濟性能，首先要研究風電場的成本，包括建設(shè)成本、運行成本、財務其他費用的支出等，影響一個風電場的經(jīng)濟因素主要有風資源情況、風機特性情況、投資收益率和投資回收期、上網(wǎng)電價等。根據(jù)風電場的容量大小，生產(chǎn)發(fā)電機的成本大小也較有所不同，容量越大，需要的發(fā)電機越多，生產(chǎn)的風機越多，其成本也就越低。
風電成本可以分為基礎(chǔ)建設(shè)期、生產(chǎn)運行期兩個階段研究，在基礎(chǔ)建設(shè)期需要研究風電場建設(shè)的總投資，包括固定資產(chǎn)投資(又分為設(shè)備投資、建筑投資、安裝投資、聯(lián)網(wǎng)工程投資、其他費用投資、預備費用投資)、建設(shè)期貸款利息等財務費用投資、流動資金的投資。生產(chǎn)運行期的投資包括經(jīng)營成本(含維修費用、工資福利費、保險費用、材料費、管理費)、折舊費用、攤銷費和利息支出。
進行風電經(jīng)濟性研究的主要指標有風電場的單位千瓦造價、單位千瓦時投資成本、財務內(nèi)部收益率、投資回收期、財務凈現(xiàn)值、投資利潤率、投資利稅率、資本利潤率和資產(chǎn)負債率等經(jīng)濟指標，主要是對這些指標進行計算、對比、評價、分析的研究過程，下面為風電場的單位千瓦造價、單位千瓦時投資成本的分析計算公式：
風電場的單位千瓦造價=總投資/總裝機容量(元/kW)，就是風電場電機系統(tǒng)每發(fā)一千瓦時的投資成本，此單價中包含了建設(shè)期的設(shè)備費、安裝費、建筑工程費、前期費及其他費用等等。
單位千瓦時投資成本=(年固定費+運行維護費+大修費)/每年的發(fā)電量(元/kWh)，是指在壽命期內(nèi)每生產(chǎn)出一千瓦時電量所需要的投資費用。它包含折舊費、利息、人工、管理、稅金、維護費、使用期內(nèi)的大修費
用等。
4 風電經(jīng)濟性的影響因素
發(fā)電量是最主要的影響因素之一。發(fā)電量的風電場收入的來源，直接影響風電場的經(jīng)濟性能，它的影響因素主要為風資源、電場發(fā)電機布置情況、機組選型、運行管理的水平及當?shù)叵揠娗闆r。其他影響因素還有投資情況、融資成本、運行成本及當?shù)囟愂照叩取?/p>
人們通常認為提高風與負荷的關(guān)系是可以受價格響應，但卻忽視了風電場的發(fā)電情況同時也會對當?shù)仉妰r產(chǎn)生一定程度的影響這一因素，其實風電變化和價格響應是相輔相承的關(guān)系。所以在大規(guī)模風電項目評價分析上，應考慮風電上網(wǎng)對地方電價、用戶價格的影響，它會影響電力系統(tǒng)的經(jīng)濟運行，例如風電的入網(wǎng)對傳統(tǒng)火電機組的分配和調(diào)度、電力系統(tǒng)的運行成本及CO2的排放情況的影響，同時需要考慮的是為了盡量降低這些影響，而且付出的經(jīng)濟成本。
風機選型，基本上都是按照變漿距風力發(fā)電機的最大功率捕獲原理進行評價，從風速切入到額定風速這一過程的評價中，為得到發(fā)電機的工作工部最優(yōu)化，大多都是通過變漿技術(shù)來得以實現(xiàn)，而且從現(xiàn)場實際風速統(tǒng)計分析可知，這一工況下是發(fā)電機運行最多、出力最多的時段，即最優(yōu)風能捕獲是從風速切入時到發(fā)電機達到額定功率時。另一方面，風機選型也是風電項目固定資產(chǎn)投資中對投資影響最大的部分，相互間接組合方案和規(guī)模大小都是非常主要的因素。通過對選型的多方案比較，得到設(shè)備選型與項目規(guī)模的最佳配合，并采用適當?shù)慕M合方案，就可以實現(xiàn)對風電設(shè)備投資的控制、風電設(shè)備的可利用率等主要經(jīng)濟的理想指標。
5 結(jié)語
風電場的技術(shù)和經(jīng)濟性都還有很大的提升空間，作為無污染、可再生的能源，具備很好的經(jīng)濟性，實用價值高，故它成為目前最受關(guān)注的發(fā)電項目，也是風電迅速加快發(fā)展步伐的最重要的因素。
【參考文獻】
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[2]李俊峰等.風光無限-中國風電發(fā)展報告[M].北京：中國環(huán)境科學出版社，2011.
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