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风力发电知识入门风力发电知识入门1 风和风能1 风和风能1.1 风的特性1.2 风能和风能密度1.3 风速等级表1.4 风向和风频1.5 风速频率1.6 风的测量1.1 风的特性1.2 风能和风能密度1.3 风速等级表1.4 风向和风频1.5 风速频率1.6 风的测量 风的方向不定、大小多变。风的方向不定、大小多变。风速随高度的增加而提高，风速沿高度的相对提高因地而异，大致上可以用下式表示：Vn=V风速随高度的增加而提高，风速沿高度的相对提高因地而异，大致上可以用下式表示：Vn=V1 1(Zn/Z(Zn/Z1 1)a a式中：Vn式中：VnZn高度处风速（m/s）VZn高度处风速（m/s）V1 1ZZ1 1高度处风速（m/s）a风切变指数aln(Vn/V高度处风速（m/s）a风切变指数aln(Vn/V1 1)/ln(Zn/Z)/ln(Zn/Z1 1)风除了随高度变化而变化外，还随季节的变化而变化、随日夜的变化而变化、随地形的变化而变化。风除了随高度变化而变化外，还随季节的变化而变化、随日夜的变化而变化、随地形的变化而变化。1.1 风的特性1.1 风的特性1.2 风能和风能密度1.2 风能和风能密度 风能：空气运动的动能称为 风能：空气运动的动能称为“风能风能”,风能的计算公式为：,风能的计算公式为：E1/2sVE1/2sV3 3式中式中:E风能（W）空气密度（kg/mE风能（W）空气密度（kg/m3 3）S气流截面积（m）S气流截面积（m2 2)V风速（m/s)风能密度：单位时间内通过单位面积的风能)V风速（m/s)风能密度：单位时间内通过单位面积的风能W1/2VW1/2V3 3 有效风能密度：指风机可利用的风速范围内的风能密度（对应的风速范围大约是325m/s)。有效风能密度：指风机可利用的风速范围内的风能密度（对应的风速范围大约是325m/s)。（风速与风能密度对照表）风力等级风速（m/s）风力等级风速（m/s）00.00.2920.824.410.31.5 1024.528.4 21.63.311 28.532.6 33.45.41232.736.9 45.57.9 1337.041.458.010.71441.546.1610.813.8 1546.250.9713.917.1 1651.056.0817.220.7 1756.161.2风力等级风速（m/s）风力等级风速（m/s）00.00.2920.824.410.31.5 1024.528.4 21.63.311 28.532.6 33.45.41232.736.9 45.57.9 1337.041.458.010.71441.546.1610.813.8 1546.250.9713.917.1 1651.056.0817.220.7 1756.161.21.3 风速等级表1.3 风速等级表1.4 风向和风频1.4 风向和风频 通常把风吹来的地平方向定为风的方向，在陆地上一般用16个方位来表示不同的风向。通常把风吹来的地平方向定为风的方向，在陆地上一般用16个方位来表示不同的风向。风频是指风向的频率，即在一定时间内某风向出现的次数占各风向出现次数的百分比。风频是指风向的频率，即在一定时间内某风向出现的次数占各风向出现次数的百分比。1.5 风速频率1.5 风速频率风速频率是指一定时间内某风速时数占各风速出现总时数的百分比。利用风速频率分布可以计算出某一地区单位面积上全年的风能风速频率是指一定时间内某风速时数占各风速出现总时数的百分比。利用风速频率分布可以计算出某一地区单位面积上全年的风能。1.6 风的测量1.6 风的测量初步选定风电场之后，要进行12年的测风。测风的主要目的是正确估计该地区可利用风能的大小,为装备风力机提供风能依据。风的测量主要包括风向测量和风速测量两项.测风高度一般为10m、30m、50m、70m。从测量数据中整理出每分钟（或每小时）的平均风速和最多风向，并选取日最大风速（10min平均）和极大风速（瞬时）以及对应的风向和出现的时间。对影响风机出力和安全其它气象数据（如气温、空气密度、湿度、太阳辐射、雨、冰雹、冰雪）以及特殊气象情况（如台风、雷电、沙暴、盐雾、冰冻期等）有测量和统计。初步选定风电场之后，要进行12年的测风。测风的主要目的是正确估计该地区可利用风能的大小,为装备风力机提供风能依据。风的测量主要包括风向测量和风速测量两项.测风高度一般为10m、30m、50m、70m。从测量数据中整理出每分钟（或每小时）的平均风速和最多风向，并选取日最大风速（10min平均）和极大风速（瞬时）以及对应的风向和出现的时间。对影响风机出力和安全其它气象数据（如气温、空气密度、湿度、太阳辐射、雨、冰雹、冰雪）以及特殊气象情况（如台风、雷电、沙暴、盐雾、冰冻期等）有测量和统计。2.风力资源2.风力资源太阳辐射到地球的热能中有约2被转变成风能，全球大气中总的风能量约为10太阳辐射到地球的热能中有约2被转变成风能，全球大气中总的风能量约为101414MW。其中可被开发利用的风能理论值约有3.510MW。其中可被开发利用的风能理论值约有3.5109 9MW，比世界上可利用的水能大10倍。MW，比世界上可利用的水能大10倍。2.1 中国风力资源2.1 中国风力资源陆上约有2.53亿千瓦(年电量5000亿千瓦时)陆上约有2.53亿千瓦(年电量5000亿千瓦时)海上约有7.5亿千瓦海上约有7.5亿千瓦合计约10亿千瓦据中国气象科学院预测，我国经济可开发风能资源为：合计约10亿千瓦据中国气象科学院预测，我国经济可开发风能资源为：2.1.1 我国陆上风能分布图2.1.1 我国陆上风能分布图2.1.2 我国近海风力资源2.1.2 我国近海风力资源2.1.3 我国各省区风能经济可开发储量2.1.3 我国各省区风能经济可开发储量省区风能储量省区风能储量省区风能储量内蒙6,177.5山东393.6湖北192.7西藏3,993.0山西387.1广西168.1新疆3,433.0河南367.5浙江163.5青海2,421.4云南366.6宁夏148.4黑龙江1,722.8江西292.9福建137.2甘肃1,143.0 安徽250.5贵州100.6吉林637.5湖南246.5台湾104.8河北611.9江苏237.6海南64.0辽宁605.8陕西234.2四川435.8广东195.0 全国合计25,300.0省区风能储量省区风能储量省区风能储量内蒙6,177.5山东393.6湖北192.7西藏3,993.0山西387.1广西168.1新疆3,433.0河南367.5浙江163.5青海2,421.4云南366.6宁夏148.4黑龙江1,722.8江西292.9福建137.2甘肃1,143.0 安徽250.5贵州100.6吉林637.5湖南246.5台湾104.8河北611.9江苏237.6海南64.0辽宁605.8陕西234.2四川435.8广东195.0 全国合计25,300.0单位：万千瓦单位：万千瓦3 风力机工作原理3 风力机工作原理自然界中的风能不便于利用。为了把风能转变成所需要的机械能、电能、热能等其他形式的能量，人们发明了多种形式的风能转换装置，这就是风力机。自然界中的风能不便于利用。为了把风能转变成所需要的机械能、电能、热能等其他形式的能量，人们发明了多种形式的风能转换装置，这就是风力机。3.1 风能转换基本原理3.1 风能转换基本原理如果将一块薄板放在气流中，则在沿气流方向将产生一正面阻力F如果将一块薄板放在气流中，则在沿气流方向将产生一正面阻力FD D和一垂直于气流方向的升力F和一垂直于气流方向的升力FL，L，其值分别由下式确定：F其值分别由下式确定：FD D=1/2C=1/2Cd dSVSV2 2F FL L=1/2C=1/2Cl lSVSV2 2式中：C式中：CD D阻力系数C阻力系数CL L升力系数S 薄板的面积空气的密度V 气流速度由作用于叶片上的阻力F升力系数S 薄板的面积空气的密度V 气流速度由作用于叶片上的阻力FD D而使其转动的风轮，称为阻力型风轮；而由升力F而使其转动的风轮，称为阻力型风轮；而由升力FL L而使其转动的风轮，称为升力型风轮。而使其转动的风轮，称为升力型风轮。现代风力机多采用升力型风轮。现代风力机多采用升力型风轮。4.风力机特性参数4.风力机特性参数4.1 风能利用系数4.2 贝茨理论4.3 风速功率曲线4.4 叶尖速比4.5 扭力系数和推力系数4.6 实度4.7 扫掠面积4.8 轮毂高度4.9 切入风速4.10 额定风速4.11 切出风速4.12 额定功率4.1 风能利用系数4.2 贝茨理论4.3 风速功率曲线4.4 叶尖速比4.5 扭力系数和推力系数4.6 实度4.7 扫掠面积4.8 轮毂高度4.9 切入风速4.10 额定风速4.11 切出风速4.12 额定功率4.1 风能利用系数Cp4.1 风能利用系数Cp风能利用系数的物理意义是风力机的风轮能够从自然风能中吸取能量与风轮扫过面积内气流所具风能的百分比。风能利用系数风能利用系数的物理意义是风力机的风轮能够从自然风能中吸取能量与风轮扫过面积内气流所具风能的百分比。风能利用系数Cp可用下式表示：可用下式表示：Cp=P/0.5SVCp=P/0.5SV3 3P P风力机实际获得的轴功率（W）风力机实际获得的轴功率（W）空气密度（kg/m空气密度（kg/m3 3）S）S风轮旋扫面积（m风轮旋扫面积（m2 2）V）V上游风速（m/s）上游风速（m/s）4.2 贝茨理论4.2 贝茨理论无论采用何种风轮，都不可能将风能全部转化为机械能。德国科学家Betz于1926年建立了著名的风能转化理论。得出了理想风力机风能利用系数Cp的极限值是：无论采用何种风轮，都不可能将风能全部转化为机械能。德国科学家Betz于1926年建立了著名的风能转化理论。得出了理想风力机风能利用系数Cp的极限值是：阻力型风力机：14.8%升力型风力机：59.3%阻力型风力机：14.8%升力型风力机：59.3%(推导）A1,v1A2,v2evwv阻力型风力机模型升力型风力机模型阻力型风力机模型升力型风力机模型4.3 风力机的风速功率曲线4.3 风力机的风速功率曲线风力机的实际风能利用系数受到一些条件的制约，与理想风力机的风能利用系数有较大的差距。相关因素有：1.风轮效率2.传动链效率3.发电机效率4.风力机运行的风速范围风力机的实际风能利用系数受到一些条件的制约，与理想风力机的风能利用系数有较大的差距。相关因素有：1.风轮效率2.传动链效率3.发电机效率4.风力机运行的风速范围风能密度风能密度理想风轮理想风轮Cp.Betz实际风轮实际风轮定桨距变桨距定桨距变桨距风速风速 m/s4.4 叶尖速比4.4 叶尖速比为了表示风轮运行速度的快慢常用叶片的叶尖圆周速度与来流的风速之比来描述，称为叶尖速比为了表示风轮运行速度的快慢常用叶片的叶尖圆周速度与来流的风速之比来描述，称为叶尖速比=2rn/V（=r/V）=2rn/V（=r/V）式中n风轮的转速（1/s）r叶尖的半径（m）V上游风速（m/s）风轮旋转角速度（rad/s）式中n风轮的转速（1/s）r叶尖的半径（m）V上游风速（m/s）风轮旋转角速度（rad/s）叶尖速比的变化会改变气流进入叶片的攻角，对风力机效率的影响很明显。叶尖速比的变化会改变气流进入叶片的攻角，对风力机效率的影响很明显。(More information)4.5 扭力系数和推力系数4.5 扭力系数和推力系数为了便于同类风力机产生的扭矩和推力进行比较，常以叶尖速比为变量作扭矩和推力的变化曲线。扭矩系数用C为了便于同类风力机产生的扭矩和推力进行比较，常以叶尖速比为变量作扭矩和推力的变化曲线。扭矩系数用CM M表示，推力系数用C表示，推力系数用CF F表示。表示。C CM MM/0.5VM/0.5V2 2S2M/VS2M/V2 2SCSCF FF/0.5VF/0.5V2 2S2F/VS2F/V2 2S S式中M扭矩，NmF推力，N高速风力机的输出功率大，扭矩系数小，适用于风力发电；低速风力机的输出功率小，扭矩系数大，适合于低速、高扭矩的风力提水。式中M扭矩，NmF推力，N高速风力机的输出功率大，扭矩系数小，适用于风力发电；低速风力机的输出功率小，扭矩系数大，适合于低速、高扭矩的风力提水。4.6 风轮实度4.6 风轮实度风轮叶片面积与旋扫面积之比称为实度，它也是描述风力机特性的重要特性参数。风轮的实度是与其叶尖速比相联系的，叶尖速比愈大，风轮实度愈小。低速风力机实度大、叶尖速比小、扭矩大、效率低；高速风力机实度小、叶尖速比大、扭矩小、效率高。风轮叶片面积与旋扫面积之比称为实度，它也是描述风力机特性的重要特性参数。风轮的实度是与其叶尖速比相联系的，叶尖速比愈大，风轮实度愈小。低速风力机实度大、叶尖速比小、扭矩大、效率低；高速风力机实度小、叶尖速比大、扭矩小、效率高。4.7 扫掠面积4.7 扫掠面积风轮的扫掠面积是指：垂直于风矢量平面上的，风轮旋转时叶尖运动所生成的圆的投影面积。使用单位为平方米（m风轮的扫掠面积是指：垂直于风矢量平面上的，风轮旋转时叶尖运动所生成的圆的投影面积。使用单位为平方米（m2 2）。扫掠面积的计算公式为：）。扫掠面积的计算公式为：S1/4DS1/4D2 2式中：S扫掠面积（m式中：S扫掠面积（m2 2）D风轮直径（m）D风轮直径（m）根据公式 P=0.5SV根据公式 P=0.5SV3 3Cp 可知：风轮获取风能的大小与风轮的扫掠面积成正比。Cp 可知：风轮获取风能的大小与风轮的扫掠面积成正比。4.8 轮毂高度4.8 轮毂高度轮毂高度轮毂高度从地面到轮毂扫掠面中心的高度称为轮毂高度。从地面到轮毂扫掠面中心的高度称为轮毂高度。地平面地平面轮毂高度轮毂高度塔高塔高地平面地平面4.9 切入风速：风力机开始发电时，轮毂高度处的最低风速。4.10 额定风速：风力机达到额定功率输出时规定的风速。4.11 切出风速：风力机达到额定功率时，轮毂高度处的最高风速。4.12 额定功率：在正常工作条件下，部件、装置或设备赋予的功率数。（正常工作条件下，风力机设计要达到的最大连续输出功率）4.9 切入风速：风力机开始发电时，轮毂高度处的最低风速。4.10 额定风速：风力机达到额定功率输出时规定的风速。4.11 切出风速：风力机达到额定功率时，轮毂高度处的最高风速。4.12 额定功率：在正常工作条件下，部件、装置或设备赋予的功率数。（正常工作条件下，风力机设计要达到的最大连续输出功率）切入风速、额定风速、切出风速切入风速、额定风速、切出风速4 风力机的种类4 风力机的种类根据不同的分类方法风力机可分为：按风轮轴线的方向可分为水平轴式和垂直轴式 按风轮的位置可分为上风式和下风式 按叶片的数目可分为单片式、双片式、三片式、四片式和多片式 按叶片的型式分为螺旋桨型、根据不同的分类方法风力机可分为：按风轮轴线的方向可分为水平轴式和垂直轴式 按风轮的位置可分为上风式和下风式 按叶片的数目可分为单片式、双片式、三片式、四片式和多片式 按叶片的型式分为螺旋桨型、H型和型和S型等 按风能转换的原理可分为升力型和阻力型。型等 按风能转换的原理可分为升力型和阻力型。风力发电所采用的风力机，水平轴式的占绝大多数，达风力发电所采用的风力机，水平轴式的占绝大多数，达98以上。以上。4.1 水平轴风力机4.1 水平轴风力机风轮轴基本上平行于风向的风力机称为水平轴风力机，它一般由风轮、增速器、偏航装置、发电机等组成，大中型的风力机还有自动控制系统，兆瓦级机组还普遍采用变桨距技术。部分先进的大功率 风力机还采用变速衡频发电技术。水平轴风力机的形式如左图所示：风轮轴基本上平行于风向的风力机称为水平轴风力机，它一般由风轮、增速器、偏航装置、发电机等组成，大中型的风力机还有自动控制系统，兆瓦级机组还普遍采用变桨距技术。部分先进的大功率 风力机还采用变速衡频发电技术。水平轴风力机的形式如左图所示：4.2 垂直轴风力机4.2 垂直轴风力机风轮轴垂直的风力机称为垂直轴风机。这类风力透平的形式也很多，如S型、H型、型等。虽然目前还没有大量商品化，但它有许多特点，如不需要塔架、发电机可安装在地面上、维修方便及叶片制造方便等。风轮轴垂直的风力机称为垂直轴风机。这类风力透平的形式也很多，如S型、H型、型等。虽然目前还没有大量商品化，但它有许多特点，如不需要塔架、发电机可安装在地面上、维修方便及叶片制造方便等。风力发电机组是将风能转换为电能的机械、电气及其控制设备的组合、通常包 括风轮、变速器、发电机及控制器等。风力发电机组的单机容量范围在几十千瓦几兆瓦。风力发电机组是将风能转换为电能的机械、电气及其控制设备的组合、通常包 括风轮、变速器、发电机及控制器等。风力发电机组的单机容量范围在几十千瓦几兆瓦。5.风力发电机组5.风力发电机组发电机发电机齿轮箱齿轮箱轮毂轮毂偏航驱动偏航驱动偏航轴承偏航轴承轴承轴承制动器制动器机舱罩机舱罩机头罩机头罩风力发电机组的等级风力发电机组的等级风力发电机组的等级取决于风速和湍流参数，风力发电机组等级的基本参数见表：(源于GB 18451.12001）WTGS等级SV风力发电机组的等级取决于风速和湍流参数，风力发电机组等级的基本参数见表：(源于GB 18451.12001）WTGS等级SVrefref(m/s)5042.537.530V(m/s)5042.537.530Vaveave(m/s)108.57.560.180.180.180.1822220.160.160.160.163333B I(m/s)108.57.560.180.180.180.1822220.160.160.160.163333B I1515(-)a(-)A I(-)a(-)A I1515(-)a(-)由设计者规定各参数(-)a(-)由设计者规定各参数表中：（各参数适用于轮毂高）表中：（各参数适用于轮毂高）（风力机等级）A表示较高的湍流特性级IA表示较高的湍流特性级I1515湍流强度15m/s时特性值B表示较低的湍流特性级a 湍流强度15m/s时特性值B表示较低的湍流特性级a 斜度参数斜度参数5.1 定浆距和变桨距风力发电机组5.1 定浆距和变桨距风力发电机组1.定桨距风力发电机组叶片桨角固定的风力发电机组称为定桨距风力发电机组。结构简单、容量从数十千瓦到兆瓦级、性能可靠,但效率较低。2.变桨距风力发电机组叶片桨角在一定范围（一般01.定桨距风力发电机组叶片桨角固定的风力发电机组称为定桨距风力发电机组。结构简单、容量从数十千瓦到兆瓦级、性能可靠,但效率较低。2.变桨距风力发电机组叶片桨角在一定范围（一般0o o9090o o)内变化的风力发电机组称为变桨距风力发电机组。效率较高。兆瓦级及以上机组多采用此类机组。)内变化的风力发电机组称为变桨距风力发电机组。效率较高。兆瓦级及以上机组多采用此类机组。5.1.1 定桨距和变桨距风力发电机组功率控制方法5.1.1 定桨距和变桨距风力发电机组功率控制方法1.定桨距机组：偏航控制失速控制叶尖干扰器控制采用双速发电机2.变桨距机组：变桨控制低于额定风速时通过变桨提高效率，高于额定风速时通过变桨限制功率。1.定桨距机组：偏航控制失速控制叶尖干扰器控制采用双速发电机2.变桨距机组：变桨控制低于额定风速时通过变桨提高效率，高于额定风速时通过变桨限制功率。5.1.2 变桨控制的优点5.1.2 变桨控制的优点1.风速低于额定风速时，可通过变桨改变叶片桨角提高风机效率。2.风速高于额定风速时，可通过变桨限制风机功率，使其在额定功率下运行。3.停机时使叶片处于顺桨状态，以保护叶片和机器的安全。4.可使风机年平均发电量增加10以上。1.风速低于额定风速时，可通过变桨改变叶片桨角提高风机效率。2.风速高于额定风速时，可通过变桨限制风机功率，使其在额定功率下运行。3.停机时使叶片处于顺桨状态，以保护叶片和机器的安全。4.可使风机年平均发电量增加10以上。（比较）5.2 定速运行和变速运行5.2 定速运行和变速运行 定速运行机组的运行转速恒定，结构简单，造价较低。但效率较低。定速运行机组的运行转速恒定，结构简单，造价较低。但效率较低。变速运行机组的运行转速随风速的变化而变化，采用变速运行恒频输出技术，效率较高。但结构较复杂，造价较高。用于兆瓦级以上机组，其性价比优于定速运行机组。变速运行机组的运行转速随风速的变化而变化，采用变速运行恒频输出技术，效率较高。但结构较复杂，造价较高。用于兆瓦级以上机组，其性价比优于定速运行机组。5.2.1 变速运行的优点5.2.1 变速运行的优点1.系统效率高变转速运行可以最佳叶尖速比运行,提高了风力机的运行效率,与变桨恒速运行机组相比,年发电量可提高10%以上。2.能提高供电品质阵风时风轮转速增加，把风能余量存储在风轮转动惯量中,风速下降时,再将风轮动能缓慢释放出来变为电能送给电网。可减少对电网的冲击。3.使桨角调节简单化。低于额定风速时,桨角固定；高风速时,调节桨角限制输出功率。4.环保效果好低风速时,风轮处于低转速运行状态,使噪声降低。也不易引起视觉疲劳。1.系统效率高变转速运行可以最佳叶尖速比运行,提高了风力机的运行效率,与变桨恒速运行机组相比,年发电量可提高10%以上。2.能提高供电品质阵风时风轮转速增加，把风能余量存储在风轮转动惯量中,风速下降时,再将风轮动能缓慢释放出来变为电能送给电网。可减少对电网的冲击。3.使桨角调节简单化。低于额定风速时,桨角固定；高风速时,调节桨角限制输出功率。4.环保效果好低风速时,风轮处于低转速运行状态,使噪声降低。也不易引起视觉疲劳。(more information)5.2.4 变速恒频技术5.2.4 变速恒频技术 鼠笼转子异步发电机全功率变频器优点：结构简单、运行可靠缺点：变频器容量大、效率低、成本高鼠笼转子异步发电机全功率变频器优点：结构简单、运行可靠缺点：变频器容量大、效率低、成本高 永磁同步发电机（直驱式）全功率变频器优点：结构简单、效率较高、运行可靠缺点：体积大、重量重、成本较高如采用半直驱式，可使重量减轻，成本降低。永磁同步发电机（直驱式）全功率变频器优点：结构简单、效率较高、运行可靠缺点：体积大、重量重、成本较高如采用半直驱式，可使重量减轻，成本降低。双馈异步发电机部分功率变频器优点：体积小、重量轻、成本较低。缺点：技术难度大双馈异步发电机部分功率变频器优点：体积小、重量轻、成本较低。缺点：技术难度大5.2.5 双馈异步发电机系统5.2.5 双馈异步发电机系统双馈发电技术是先进的变速衡频发电技术，采用三相交流励磁，通过变频器改变励磁电流的频率来调整输出电力的频率，实现变速运行、衡频输出，要求控制精度高，控制计算较复杂。双馈发电技术是先进的变速衡频发电技术，采用三相交流励磁，通过变频器改变励磁电流的频率来调整输出电力的频率，实现变速运行、衡频输出，要求控制精度高，控制计算较复杂。5.3 风力发电场的选址5.3 风力发电场的选址风电场场址选择要求很严格，主要依据是：风电场场址选择要求很严格，主要依据是：1.该地区的年平均风速在6m/s以上，且盛行风向稳定。该地区的年平均风速在6m/s以上，且盛行风向稳定。2.在预选场址内进行1年以上的测风，获取风速、风向及风速沿高度的变化等数据。在预选场址内进行1年以上的测风，获取风速、风向及风速沿高度的变化等数据。3.对影响风机出力和安全其它气象数据（如气温、空气密度、湿度、太阳辐射、雨、冰雹、冰雪）以及特殊气象情况（如台风、雷电、沙暴、盐雾、冰冻期等）有测量和统计。对影响风机出力和安全其它气象数据（如气温、空气密度、湿度、太阳辐射、雨、冰雹、冰雪）以及特殊气象情况（如台风、雷电、沙暴、盐雾、冰冻期等）有测量和统计。4.地区内的地形、地貌、障碍物有详细资料。地区内的地形、地貌、障碍物有详细资料。5.距公路和电力网应较近，以便降低设备运输成本和接入电网的工程费用。距公路和电力网应较近，以便降低设备运输成本和接入电网的工程费用。6.场址应距居民点有一定的距离，以避免噪音的影响。场址应距居民点有一定的距离，以避免噪音的影响。5.4 风力发电场机组的排布5.4 风力发电场机组的排布风电场的排布主要考虑地形、地貌以及风电机组之间尾流的影响，以获得最大的发电量。由于受尾流影响，风力发电机间距为风轮直径10倍时，风机效率将降低2030，20倍距离时无影响。考虑整个风场风能的利用率，在主风向非常明显的地区，机组排列可以与主导风向垂直，平行交错布置，行距一般为风轮直径的59倍，列距一般为风轮直径的35倍。在主风向不明显的地区采用田字形排列，其行距和列距通常都取1012倍风轮直径或更大。由于风电场的地形、地貌以及障碍物等因素的影响，实际风电场的微观选址较为复杂，需要在专用计算机软件帮助下，求得最佳的排布方案。风电场的排布主要考虑地形、地貌以及风电机组之间尾流的影响，以获得最大的发电量。由于受尾流影响，风力发电机间距为风轮直径10倍时，风机效率将降低2030，20倍距离时无影响。考虑整个风场风能的利用率，在主风向非常明显的地区，机组排列可以与主导风向垂直，平行交错布置，行距一般为风轮直径的59倍，列距一般为风轮直径的35倍。在主风向不明显的地区采用田字形排列，其行距和列距通常都取1012倍风轮直径或更大。由于风电场的地形、地貌以及障碍物等因素的影响，实际风电场的微观选址较为复杂，需要在专用计算机软件帮助下，求得最佳的排布方案。5.5 风力发电场的容量系数5.5 风力发电场的容量系数风电场容量系数是衡量发电场经济效益的重要指标，计算方法是：容量系数（C风电场容量系数是衡量发电场经济效益的重要指标，计算方法是：容量系数（Cf f)整个风电场的容量系数为各台风力发电机组容量系数的平均值，一般应在0.25以上。即风力发电机组全年的发电量折算成满负荷运行时数至少应在2000h小时以上。)整个风电场的容量系数为各台风力发电机组容量系数的平均值，一般应在0.25以上。即风力发电机组全年的发电量折算成满负荷运行时数至少应在2000h小时以上。）（）（风力发电机组额定容量全年发电量（）（风力发电机组额定容量全年发电量（hkWkWh8760)5.6 风力发电机组的安装和调试5.6 风力发电机组的安装和调试风力发电机组安装工作量较小，单机安装调试仅需约一周，主要工作包括部件吊装、内部线路连接和机组系统调试几个部分。其最大难度在吊装。风力发电机组主要由塔架、机舱和风轮三大部分组成，安装方式主要采用大吨位吊车完成塔架的竖立、机舱吊装、风轮的对接等工作。风力发电机组安装工作量较小，单机安装调试仅需约一周，主要工作包括部件吊装、内部线路连接和机组系统调试几个部分。其最大难度在吊装。风力发电机组主要由塔架、机舱和风轮三大部分组成，安装方式主要采用大吨位吊车完成塔架的竖立、机舱吊装、风轮的对接等工作。（More picture）6.国际风电市场现状6.国际风电市场现状 风电技术现状及发展趋势风电技术现状及发展趋势 国际风电市场继续高速增长国际风电市场继续高速增长 近海风电进入商业化阶段近海风电进入商业化阶段6.1 国际风电技术现状及发展趋势6.1 国际风电技术现状及发展趋势 风力发电技术主要分为风能资源评估与预测、风力发电装备制造技术、风电机组测试、近海风电技术、风电对公共电网的影响、电网建设等。风力发电技术主要分为风能资源评估与预测、风力发电装备制造技术、风电机组测试、近海风电技术、风电对公共电网的影响、电网建设等。风电机组的技术沿着增大单机容量、采用新技术、减轻单位千瓦重量、提高转换效率、降低成本的方向发展。风电机组的技术沿着增大单机容量、采用新技术、减轻单位千瓦重量、提高转换效率、降低成本的方向发展。目前最大的风电机组是由德国Repower公司生产的，容量为5MW，叶轮直径达126m，扫掠面积达到12000m目前最大的风电机组是由德国Repower公司生产的，容量为5MW，叶轮直径达126m，扫掠面积达到12000m2 2,轮毂高度为120m。预计2010年开发出10MW的风电机组。,轮毂高度为120m。预计2010年开发出10MW的风电机组。提高风力发电机组的单机容量，是世界风电发展的趋势，兆瓦级机组的市场份额1997年以前还不到10%，2001年则超过一半，2003年达到 71.4%。提高风力发电机组的单机容量，是世界风电发展的趋势，兆瓦级机组的市场份额1997年以前还不到10%，2001年则超过一半，2003年达到 71.4%。6.2 国际风电市场继续高速增长6.2 国际风电市场继续高速增长 2004年新增装机容量约832万千瓦，1996年到2004年八年的平均增长率约为30%。2004年新增装机容量约832万千瓦，1996年到2004年八年的平均增长率约为30%。2004年底全球累计装机容量达到4762万千瓦，现在已超过5000万千瓦，风电电量已经占到世界总电量的0.5%。海上风电进展较缓慢，还有一些技术问题需要解决，成本较高。2004年底全球累计装机容量达到4762万千瓦，现在已超过5000万千瓦，风电电量已经占到世界总电量的0.5%。海上风电进展较缓慢，还有一些技术问题需要解决，成本较高。德国和丹麦市场萎缩，美国市场爆炸，风电机组零部件供不应求，价格上扬，对国内的影响是目前外商顾不上中国市场，有利于国内企业发展。估计2007年以后美国市场将下滑，国内企业若仍没有跟上来，则要受到挤压。德国和丹麦市场萎缩，美国市场爆炸，风电机组零部件供不应求，价格上扬，对国内的影响是目前外商顾不上中国市场，有利于国内企业发展。估计2007年以后美国市场将下滑，国内企业若仍没有跟上来，则要受到挤压。6.3 2005年世界各国风电机组装机容量排名（MW）6.3 2005年世界各国风电机组装机容量排名（MW）1.德国18,428.02.西班牙10,027.03.美国9,149.04.印度4,430.05.丹麦3,122.06.意大利1,717.07.英国1,353.01.德国18,428.02.西班牙10,027.03.美国9,149.04.印度4,430.05.丹麦3,122.06.意大利1,717.07.英国1,353.08.中国1,260.08.中国1,260.09.日本1,231.010 荷兰1,219.09.日本1,231.010 荷兰1,219.06.4 近海风电进入商业化阶段6.4 近海风电进入商业化阶段 2003年丹麦在Nysted海域建成了世界上最大的近海风电场，拥有72台2.3MW机组，装机容量16.5万千瓦。2003年丹麦在Nysted海域建成了世界上最大的近海风电场，拥有72台2.3MW机组，装机容量16.5万千瓦。世界近海风电总装机容量达到53万千瓦，预计2004年以后德国也将大规模开发。世界近海风电总装机容量达到53万千瓦，预计2004年以后德国也将大规模开发。6.5 2004年欧洲离岸型风电机组装机容量6.5 2004年欧洲离岸型风电机组装机容量国家原有装机容量（MW）新增装机容量（MW）总装机容量（MW）德国570,67770,682英国2148,6998,913西班牙02,5632,563瑞典232,4992,522爱尔兰251,2551,280丹麦409400809比利时0600600荷兰19220239法国06060合计69586,97387,668国家原有装机容量（MW）新增装机容量（MW）总装机容量（MW）德国570,67770,682英国2148,6998,913西班牙02,5632,563瑞典232,4992,522爱尔兰251,2551,280丹麦409400809比利时0600600荷兰19220239法国06060合计69586,97387,668（picture）7.我国的风能发展现状7.我国的风能发展现状1.到目前为止，已建有风电场59个，风电场业主主要来自国营大型电力集团，如龙源、华能、北国电、国华、华电国际、中电投等，另外有越来越多的民营企业参与投资风电场建设。2.风力发电机组整机制造厂约29个。3.零部件制造厂约30个。4.进行过风电技术研究的高校和科研院所约12家。5.专业研发中心2个。6.风资源前期咨询单位约5家。7.有能力进行风力发电机组整机及其零部件测试的机构约14家。1.到目前为止，已建有风电场59个，风电场业主主要来自国营大型电力集团，如龙源、华能、北国电、国华、华电国际、中电投等，另外有越来越多的民营企业参与投资风电场建设。2.风力发电机组整机制造厂约29个。3.零部件制造厂约30个。4.进行过风电技术研究的高校和科研院所约12家。5.专业研发中心2个。6.风资源前期咨询单位约5家。7.有能力进行风力发电机组整机及其零部件测试的机构约14家。7.2 2005年全国分省装机容量7.2 2005年全国分省装机容量2005年新增装机2005年累计装机台数容量(kW）台数容量（kW）1新疆7368,460296181,4102内蒙36 30,600 260 165,740 3广东95 54,200 271 140,540 4辽宁1 1,000 203 127,460 5宁夏68 57,700 133 112,950 6吉林94 79,300 143 109,360 7河北77 73,200 143 108,250 8山东56 50,450 100 83,850 NO省市名2005年新增装机2005年累计装机台数容量(kW）台数容量（kW）1新疆7368,460296181,4102内蒙36 30,600 260 165,740 3广东95 54,200 271 140,540 4辽宁1 1,000 203 127,460 5宁夏68 57,700 133 112,950 6吉林94 79,300 143 109,360 7河北77 73,200 143 108,250 8山东56 50,450 100 83,850 NO省市名2005年全国分省装机容量（续）2005年全国分省装机容量（续）2005年新增装机2005年累计装机台数容量（kW）台数容量（kW）9福建55 46,750 75 58,750 10黑龙江23 21,050 70 57,350 11甘肃74 52,200 12浙江59 34,150 13上海13 19,500 18 24,400 14海南18 8,700 15香港1800 1800 合计592 503,010 1864 1,265,910 NO省市名2005年新增装机2005年累计装机台数容量（kW）台数容量（kW）9福建55 46,750 75 58,750 10黑龙江23 21,050 70 57,350 11甘肃74 52,200 12浙江59 34,150 13上海13 19,500 18 24,400 14海南18 8,700 15香港1800 1800 合计592 503,010 1864 1,265,910 NO省市名7.3 2005年中国制造商投运机组的容量7.3 2005年中国制造商投运机组的容量NO制造商单机容量（kW）台数总容量（kW）占中国制造商比例占新增总装机比例1金风6007501,200140631132,450 89.7%26.4%2运达750250787,2504.9%1.4%3东汽1,50046,0004.1%1.2%4沈工大1,00011,0000.7%0.2%5哈飞1,00011,0000.7%0.2%合计226147,700100%29.4%NO制造商单机容量（kW）台数总容量（kW）占中国制造商比例占新增总装机比例1金风6007501,200140631132,450 89.7%26.4%2运达750250787,2504.9%1.4%3东汽1,50046,0004.1%1.2%4沈工大1,00011,0000.7%0.2%5哈飞1,00011,0000.7%0.2%合计226147,700100%29.4%7.4 2005年累计中国制造商的市场份额7.4 2005年累计中国制造商的市