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風力發(fā)電站的選址和設想

2010-10-14 14:09  來源于網(wǎng)絡  【  【打印】【我要糾錯】

  現(xiàn)在風力發(fā)電站大多數(shù)采用未經(jīng)改造的自然風進行發(fā)電,其年平均風速在3m/s以上,運行風速達到4m/s以上,單機出率只有幾百至幾千千瓦。如果采用多臺發(fā)電機聯(lián)合運行發(fā)電,就每臺機組之間縱橫相距20~30m,不僅需要比較寬闊的場地,而且,單機容量少,每千瓦(Kw)投資高,因此,阻礙了風力發(fā)電站的發(fā)展。為此,如何選擇風力發(fā)電站站址和集聚風力就成為我們研究的課題。

  風力的產(chǎn)生是由于太陽能照射作用,使地表巖石、海洋、砂灘、森林間產(chǎn)生不同的溫度,致使空氣產(chǎn)生對流,同時,星球的萬有引力作用和地球自轉(zhuǎn)作用,會產(chǎn)生夏炎冬寒、白暖夜涼、地表熱高空冷,造成不同時節(jié)不同的風向和風力,另外,地形地貌對風向和風力聚集也有一定的影響,因此,風力發(fā)電站象筑壩蓄水發(fā)電站一樣,需要進行選址和集聚風力構(gòu)筑物建設,才能充分發(fā)揮風力發(fā)電的高效節(jié)能作用。對風力發(fā)電站進行選址來說,一搬選在較大盆地的風力進出口或較大海洋湖泊的風力進出口等,具體體現(xiàn)在高山環(huán)繞盆地(或海洋或湖泊)的狹谷低處,或有貫穿環(huán)山巖溶巖洞處,這樣,可獲得較大的風力;對集聚風力構(gòu)筑物建設來說,一搬在風力進出口處,建設帶有逆止閥取風裝置和風口由下往上建設、風口斷面積按風流速運動的規(guī)律由大逐漸變小建設,使風速達到風力發(fā)電機運轉(zhuǎn)速度和提高風的單位面積的風力能量。

  風力的流動受到地形地貌的變化而變化,同時,風力的流速受到季節(jié)變化而變化。因此,在選址上要考慮下列問題:

  (1)峽谷進出口風力較大地址,如環(huán)山盆地與低洼地形(包括湖泊、海洋、平原、沙漠等)之間空氣交流的峽谷處,對太陽能形成不同溫差地形空氣交流場的峽谷處,常形成空氣對流的山谷處等

 。2)可建設集聚風力構(gòu)筑物和安裝風力發(fā)電機組地形;

 。3)處于用電中心;

 。4)可修建交通道路,便于材料的運輸和電站的管理;

 。5)年平均風速在3m/s以上,運行風速達為4m/s以上的時間達4000小時以上。

  而在集聚風力構(gòu)筑物建設上,則要考慮下列問題:

 。1)具備布置帶有逆止閥的雙向收集風能構(gòu)筑物地形;

 。2)具備布置集聚風力并引風向半山腰或山頂上安裝單向風力發(fā)電機組的聚風能構(gòu)筑物地形;

 。3)具備布置風力發(fā)電機組廠房和變電輸送場地;

  (4)具備布置風力發(fā)電站的施工和安裝場地;

  (5)構(gòu)筑物滿足風力電站的受力要求。

  在風力發(fā)電站設計中,由于風力發(fā)電站地址處的風力風向隨著時間季節(jié)變化而變化,至少存在著兩個方向的風力流向問題,如在寬闊場地,可采用風向跟蹤技術,但在峽谷的風口處,采用風向跟蹤技術不現(xiàn)實。如果采用單向風力發(fā)電,就浪費約一半的風力。如果采用雙向發(fā)電機組發(fā)電,就增加約一倍的成本。如果在風口處安裝帶有逆止閥取風裝置,接收多向的來風,并把收集到的風向引向在半山腰或山頂上安裝單向風力發(fā)電機組,就能實現(xiàn)單向風力發(fā)電機組發(fā)電, 從而避免了空闊場地的風力發(fā)電機組中多安裝一臺風力轉(zhuǎn)向的電動機,達到簡化設備的構(gòu)造。

  一方面,由于帶有逆止閥收集風能單位能量較低,因此在收集風構(gòu)筑物至風力發(fā)電廠房之間建造把風速風力進行集聚的引風人工構(gòu)筑物管道(截面積由大變。,使單位風能達到風力發(fā)電機組的運轉(zhuǎn)要求,這樣,可以使設備小型化和提高風力發(fā)電機的容量。另一方面,由于風力不象水力可以把其蓄存起來,因此,風力發(fā)電極其不穩(wěn)定,它需要穩(wěn)壓系統(tǒng)和電能儲備系統(tǒng)。

  對于現(xiàn)有的直流電機(包括硅整流系統(tǒng))造價比較高,難以降低風力發(fā)電機的單位投資,不利于風力發(fā)電站的發(fā)展。如果能利用正負電荷采集電機,就可能降低風力發(fā)電機的成本,其原理是采用電容的兩極輸送電子,使電荷在硅電路中從一端輸送到另一端的過程,其好象化學式蓄電池原理(化學能轉(zhuǎn)化為電能的過程)相似,把機械能轉(zhuǎn)化為直流電能的過程,直接對蓄電池進行充電,或送到用戶。減少了交直系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換,輸出了穩(wěn)定的電壓。

  對于風力發(fā)電站來說,如果選址較好,就能獲得較大風能,若能利用人工構(gòu)筑物收集和集聚風力,可集中布置風力發(fā)電機廠房和輸出線路以及控制線路,減少土地的征收和便于風力電站的管理。在風力發(fā)電機組上,若采用正負電荷采集電機,就可減少穩(wěn)定系統(tǒng)和使設備簡單化,經(jīng)過上述措施,可以使風力發(fā)電站建設成本降低和風力發(fā)電機單位kw投資達到理想值,可與其它能量發(fā)電單位千瓦(kw)投資相互競爭,同時,因風力發(fā)電場是直接利用風來發(fā)電,對環(huán)境的治理和保護的費用很少,因此,風力發(fā)電的建設成本和運行成本是比較低的,其是優(yōu)先發(fā)展的潔凈能源。

  由于風力發(fā)電機沒有象用煤發(fā)電對環(huán)境有負面影響,不象水力發(fā)電需要較大的蓄水庫容占用較多土地和移民及地質(zhì)災害,也不象核電需要對有幅射廢棄物進行處理,因此,投資于風力發(fā)電場風險比較小并得到較大的利潤空間和獲得投資高回報。

  現(xiàn)在,綠色能源在金融危機中得到了各國政府的追捧,中國在大力鼓勵可再生能源項目,并熱衷給綠色能源投資提供各項優(yōu)惠舉措,如太陽能行業(yè)補貼政策,資金占全國對綠色能源投資在4萬億元人民幣中的34%,對于風力發(fā)電的綠色能源也得到政府的補貼,所以,風力發(fā)電站是吸引國內(nèi)外的資金比較理想的項目。同樣,潮夕電站因設置逆止閥裝置而使設備簡單和多發(fā)電量。

延伸閱讀:發(fā)電 太陽能 選址
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