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风力发电概况论文
风 力 发 电 概 况 论 文
目 录
引 言
风能是取之不尽、用之不竭、洁净无污染的可再生能源。可再生能源包括风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等。风力发电是可再生能源领域中除水能外技术最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。近年来越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大，全球可用来发电的风能资源有100亿千瓦，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。发展风力发电对于调整能源结构、减轻环境污染、解决能源危机等方面有着非常重要的意义。
1 风力发电技术的发展历史
风力机最早出现在三千年前,当时主要用于碾米和提水。
1887-1888年冬，美国人Brush安装了一台被现代人认为是第一台自动运行的且用于发电的风力机。它是个宠然大物——叶轮直径是17米，有144个由雪松木制成的叶片。风力机运行了约20年，用来给他家地窑里的蓄电池充电。这台发电机仅为12千瓦。这是因为低转速风机效率不可能太高。丹麦人Poul la Cour随后发现了快速转动、叶片数少的风力机，在发电时比低转速的风力机效率高得多。
“丹麦概念”“丹麦”风机。这些风机是风-柴系统中的一部分，给小岛供电。1951年，这些直流发电机被35kW的交流异步发电机取代，如此一来，第二台生产交流电的风机问世了。
1950年，Johannes Juul在丹麦的Vester Egesborg成为了世界上开发第一台交流风力发电机的先驱。创新的200KW Gedser 风力发电机在1956-57年由Johannes Juul为SEAS电力公司建成，风机安装在丹麦南部的Gedser海岸。三叶片，上风向，带有电动机械偏航和异步发电机的风力发电机是现代风力发电机的设计先驱。这台风力机是失速调节型风力机，Johannes Juul发明了紧急气动叶尖刹车，在风机过速时通过离心力的作用释放。基本上，现代失速型风力发电机上使用着相同的系统。这台风力发电机，在随后的很多年中一直是世界上最大的。它在无需维护的情况下，运行了11年。风力机的机舱和叶轮现在在丹麦电力博物馆中展出。
1980-1981年开发的55KW风力发电机的出现是现代风力发电机工业和技术上的一个突破。随着这种风力发电机的诞生，风力发电每度电的成本下降了约50%。风能工业变得越来越专业了，此外相应的由RISO国家实验室开发的欧洲风图谱对降低度电成本也是非常重要的。这张照片展示的是Nortank55kW风力发电机组独特的选址思维方式，这些风机安装在丹麦一个港口码头。 在八十年代初，数千台风力发电机被运送到美国加利福尼亚。Micon 55kW风力发电机也是其中之一，它被运到加州Palm Springs的一个拥有一千多台风力机的大型风电场。早5年开始制造风力机的丹麦制造商比其它国家的公司销售业绩更佳。在加利福尼亚有将近一半的风机来自丹麦。大约在1985年，在加利福尼亚支持计划终结的前一夜，美国的风能市场消失了。尽管看起来市场已经堀起，但从那时起只有很少量的装机投运。现在德国已成为世界上最大的风电市场，而且德国的装机也是世界上最大的。
1980年以来，风力发电进入了另一个大发展的时期，在世界各国都进入了实际应用阶段。截止到2008年12月底，全球总装机容量已经超过了 121GW。总装机量前五的国家分别是美国 ，德国 ，西班，中国 和印度 。欧洲一些国家的风力发电装机容量已经占据了相当的比例，例如德国、西班牙、丹麦、荷兰等国已经具有了长期运行50kW、100kW、 200kW、500kW、乃至4MW风力发电机的成功经验。随着风电装机量的增大，其配套设施，发电质量要求，控制系统和成本的要求都进一步提高，也促成了新一轮的风电技术发展高潮。
2 风特性
风形成的原因
风是空气相对与地球表面的运动， 主要是由于地球上各纬度所接受的太阳辐射强度不同而形成的。高纬度与低纬度之间的温度差异，形成了南北之间的气压梯度，使空气做水平运动，风应沿水平气压梯度方向吹， 即垂直与等压线从高压向低压吹。另外，地球在不停的自转，使空气水平运动发生偏向的力，称为地转偏向力，这种力使北半球气流向右偏转， 南半球向左偏转，所以地球大气运动除受气压梯度力外，还要受地转偏向力（科里奥利力）的影响。具体到某一特定地区， 自然风的形成还要受气象条件如季节、洋流，地表特征如海拔、地形和地面粗糙度等多种因素的影响。
近地面风特性
风电场内的风特性指的是近地面