风能发电的利与弊范文合集

第一篇：风能发电的利与弊

风能发电的利与弊

风能作为清洁能源发展十分迅速，在风电发挥在那过程中也必然有利有弊，文章针对风电发展的现状以及风电并网的利弊做了简要的分析并提出了一点参考的解决方案，但是风电作为极具潜力的能源所需的研究和探索不是一朝一夕可以完成的。

纵观世界范围，能源形势不容乐观，煤炭资源日渐匮乏，以目前的消耗速度来看支撑不到2050年；石油资源价格不断飙升，世界范围内的是有争夺愈来愈烈；环境污染问题又不容忽视成为了全球各国普遍关注的问题。电能作为一种清洁可再生的二次能源受到了普遍的青睐，但是电能的产生对一次能源的消耗量相当巨大，因此寻找一种清洁的一次能源来发电就逐渐受到了普遍的关注。风能发电也就应运而生。但是风能发电也存在这一些难以解决的问题，如风电并网对系统的影响以及风力发电的规划是摆在眼前的现实问题。.风能发电优势突出

1.1 风能发电对于环保贡献巨大

风能资源量大质优，风力发电优势突出，世界性范围内风电发展迅速。到达地球2%的太阳能可转化成风能，以此来计，风能总量比水能更大，有人算过,只需地面风力的1% ,就能满足全球发电能量需要。而且风能发电对环境无任何破坏，只要修建必要的采风发电装置即可，不像水能发电那样需要修建大坝蓄水发电，必然会对环境做出一些不可自恢复的改变，会影响当地的生态发展和原始的自然景观，有时甚至会影响到原住民的生活。对于由发电而引起的温室气体排放问题来说，燃煤火电最严重，燃油火电次之，核电较少，风电最少。核电虽然和风电的温室气体排风量差不多，相比火电小了两个数量级，但是核电的污染问题目前还没办法解决，因此风力发电有着得天独厚的优势。从经济角度衡量，风力发电优势更加巨大，可谓一本万利，只需前期建设裁缝发电设备和后期的较少的维护费用即可，并不

需要像火电核电那样无限期的投入日渐高昂的成本。此外火电核电等热电设备还必须耐受高温高压，风电则没此多余的担心。

1.2 风力发电在世界范围发展迅速：

由于意识到风力发电的巨大优势，世界各国都开始竞相发展风力发电。世界性的风电发展以前所未有的速度进行着，全世界的风电在1999年已经达到了10000MW，而更值得惊奇的是这个数字在2000年的时候就已经翻了一番达到了20000MW以上，2005年的时候又超过了30000MW。风电发展主要以欧洲为主，占到了风电总量的2/3，北美占到了1/5，亚洲是1/8。德国作为风电第一大国，风力发电总量是15688MW，占全国发电量的6.2%，占世界风电总量的33%。由于风电的发展使德国的温室气体排放量大为减少，2004年德国新建1200多台发电用风车,装机容量超过2000MW,居世界首位。而目前相对风电量最大的是丹麦，目前的风电总量已经超过了全国发电总量的10%，丹麦规划到2030年,风力发电将占总发电装机的50 %。我国的风电事业发展也较为迅速，已从1997年排列在世界第十位而跃居到现在的第八位,预计今后还将有更大的进步。我国的风力资源相当丰富，居世界首位，因此发展潜力十分巨大。目前开发还很不足，主要在内蒙、新疆和沿海一些地区，但是还没有形成真正的规模，有待于进一步的开发和探索。2.风力发电问题不容忽视

在风力发电巨大优势面前也不能盲目的乐观，由毕竟风力发电所带来的问题还没有十分完美的解决，好有待继续研究和努力。

2.1 风力发电并网

响到系统的电压波动和电能质量，还会造成谐波污染。其中由风电并网所引起的电压波动和闪变是风电并网的主要负面影响。电压波动为一系列电压变动或工频电压包络线的周期性变化,闪变是人对灯光照度波动的主观视感。虽然现在风力发电机组大都采用软并网方

式，但是启动时仍会产生较大的冲击电流，使得风电机组输出的功率不稳定，进而会导致电压的波动和闪变。电压的波动和闪变会使电灯闪烁，电视机画面不稳定，电动机转速变化严重影响到工业产品的质量，在某些特殊行业电压不稳会使一些精密的仪器出现测量错误，严重时还会引发重大事故。除了电压问题，风电并网还会引入谐波污染。变速风机需通过整流和逆变装置接入系统，由于风速并不能稳定在一个特定值，因此会造成大量的谐波污染。虽然谐波污染对风电并网有较大影响，但与电压波动相比就显得小多了。

2.2风电对电网功率和暂态稳定性的影响

风力发电由于风速变化莫测，使得风电上网功率也随之不断振荡，当风电的扰动频率接近系统固有的振荡频率时，就会引起大幅度的功率振荡，并且振荡的幅度会随着扰动的幅度而变化。

扰动幅度不仅与风电扰动有关，也与系统本身的参数有关，因此可考虑从两方面着手减少扰动对电网的强迫功率振荡。风电并网不仅会对系统产生强迫的功率振荡，还会对系统的暂态稳定性产生影响。当然这种影响在风电装机容量较小时显得微不足道，但是当一旦风电在系统中占有比较多的份额时，这种影响就不容忽视了，否则当并网的风电突然变化时，系统有可能由于振荡过大而不能保持暂态稳定而失去稳定，出现电力系统大的崩溃。总之如果并网的风电份额较高而系统较脆弱时，并网产生的负面影响是十分巨大的。.电池储能的应用

风能作为清洁能源大力发展以来，风电的问题也越来越受到电力工作人员的关注。但是风能作为一种间歇性能源，加之风能资源的预测准确度并不能完全符合电力系统对电能质量的要求，寻求新途径新思路解决风电对系统的影响也自然成了许多电力行业工作人员的目标。采用静止无功补偿器可快速补偿无功功率，维持风力发电电源接入点电压的稳定，但不能调节风电场输出的有功功率。而采用电池储

能系统可以较好的解决这一问题，及可以保证上网电压的稳定，又可以补偿有功功率，不会对系统产生不利的影响。可以选择由蓄电池组、整流装置和逆变装置组成的柔性交流输电系统作为储能系统。.结论

风能作为一种清洁的能源，在二十一世纪资源匮乏，环境问题突出的今天有着相当大的吸引力，世界大范围内发展风力发电技术来取代传统的燃煤和燃油火电。在风电发展方面比较先进的是德国和丹麦等国家，我国的风电虽然较之前有了较大的发展，但是和世界先进水平还有较大的差距。在风电发展方面，除了看到其优点以外，缺点也不容忽视，对于电力系统电压和功率的影响都值得去深入的探索和研究。目前可以通过电池储能技术解决较少风电对系统的影响，要使风电大面积发展所要做的工作还有很多.参考文献：

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张希良主编

化学工业出版社

2005 2.《风能与风力发电技术》

刘万琨著

化学工业出版社

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2010 4.《风能技术》

Tony Burton著

科学出版社

2007 5.《风能技术与应用》

钱伯章编

科学出版社

2010

第二篇：风能发电技术综述

科技文献检索综述论文

学院：信息科学与工程学院 班级：电气090

1姓名：吕蕾

学号： k200910506137

风力发电技术综述

姓名 吕蕾

（信息科学与工程学院电气0901k200910506137）

摘要 文中着重阐述了风力发电机组及恒速恒频、变速恒频风力发电系统的基本结构和工作原理，简单介绍了风力发电技术的研究热点，综述了风力发电技术的发展现状及发展方向。

关键字 风力发电 技术 趋势前言

在能源消耗日益增长，环境污染日渐严重的今天,当石油、天然气等不可再生能源日益短缺及大量化石能源燃烧导致大气污染、“酸雨”和“温室效应”加剧的现实摆在面前，风力发电作为当今世界清洁可再生能源开发利用中技术最成熟、发展最迅速、商业化前景最广阔的发电方式之一亦受到广泛重视。在对可再生能源的开发利用中，风能由于其突出的优点而成为世界各国普遍重视的能源，风力发电技术也成为各国学者竞相研究的热点。文中着重阐述了风力发电机组及恒速恒频、变速恒频风力发电系统的基本结构和工作原理，简单介绍了技术的研究热点，综述了国内外风力发电技术的发展现状和发展方向，指出风力发电技术的重要性。风力发电机机组的工作原理及基本结构

典型的风力发电机组主要由风轮(包括叶片、轮毂)、(增速)齿轮箱、发电机、对风装置(偏航系统)、塔架等构成。其工作原理为：风以一定的速度和攻角流过桨叶，使风轮获得旋转力矩而转动，风轮通过主轴联接齿轮箱，经齿轮箱增速后带动发电机发电。如图：

上图为风力发电技术结构图

一方面，由于风力发电机组频繁起停，风轮转动惯量又很大，故风轮的转速设计值较低，通常为20～30 r／min；另一方面，为了限制发电机的体积和重量，其极对数较少，故在风轮与发电机间通常设置增速齿轮箱，将风轮输入的较低转速增速到1 000～1 500 r／min以满足发电机所需。

风力机按风轮的结构及其在气流中的位置大体上可以分为两大类，一类为水平轴风力机、一类为垂直轴风力机；对水平轴风力机，需要风轮保持迎风状态，根据风轮是在塔架前还是在塔架后迎风旋转分为上风向和下风向两类。对垂直轴风力机，起风轮围绕一个垂直轴旋转，主要优点是可以接受来自任何方向的风，因而当风向改变时无需对风。

偏航系统是上风向水平轴式风力机风轮始终保持迎风状态及提供安全运行所需锁紧力矩的特有伺服系统，其通过驱动机舱围绕塔架的垂直轴转动以使风轮主轴保持与稳定的风向一致；另外，当因偏航动作导致机舱内引出电缆扭绞时，偏航系统应能自动解除扭绞。

风力发电机组中的发电机一般为异步发电机(包括笼型、绕线型)或同步发电机(包括永磁、电励磁)，采用何种形式的发电机主要取决于风力发电系统的形式。风力发电机组的工作原理及基本结构

风力发电系统从形式上有离网型、并网型。离网型的单机容量小(约为0．1～5 kW，一般不超过10 kW)，主要采用直流发电系统并配合蓄电池储能装置独立运行；并网型的单机容量大(可达MW级)，且由多台风电机组构成风力发电机群(风电场)集中向电网输送电能。另外，中型风力发电机组(几十kW到几百kW)可并网运行，也可与其它能源发电方式相结合形成微电网。并网型风力发电的频率应保持恒等于电网频率，在风力发电技术方面目前世界上流行的风电技术大体上可分为恒速恒频(CSCF)和变速恒频(VSCF)两大类。

3.1 恒速恒频(CSCF)风力发电系统

恒速恒频风力发电系统中主要采用三相同步发电机(运行于由电机极对数P和频率f所决定的同步转速n0)、鼠笼式异步发电机。且在定桨距并网型风电机组中，一般采用鼠笼式异步发电机，通过定桨距失速控制的风轮使其在略高于同步转速n0的转速(一般在(1～1．05)n0之间)稳定发电运行。恒速运行的风力发电主要缺点如下：

3.1.1 恒速恒频系统是一种刚性机电耦合系统，当风速发生突变时，风机的叶片将承受较大的扭应力和风力摩擦。为了保持机械转速恒定，巨大的风能还将通过叶片在风机主轴、齿轮箱和电机等部件上产生很大的机械应力，增加了这些部件的疲劳损坏程度，缩短了使用寿命。并网运行时还会潜在地影响到电力系统的稳定运行。

3.1.2 采用失速调节方式，叶片自身结构复杂，单机容量增大时，转子的直径必须增大，叶片的厚度也随之增加，使叶片的刚度减弱，失速动态特性不易控制，风力机单机容量的发展受到限制

3.2 变速恒频(VSCF)风力发电系统

由于存在上述缺点存在，促使人们考虑使发电机在变速驱动下发出恒定频率的电能，从而发展了变速恒频风力发电技术。变速恒频发电是20世纪末发展起来的一种新型发电方式，它将电力电子技术、矢量变换控制技术和微机信息处理技术引入发电机控制之中，获得了一种全新的、高质量的电能获取方式。风力机采用变速运行，即风机叶轮跟随风速的变化改变其旋转速度，保持基本恒定的最佳叶尖速比，风能利用系数最大。目前，变速恒频风电机组主要采用绕线转子双馈异步发电机，低速同步发电机直驱型风力发电系统也受到广泛重视。变速恒频风力发电技术相对于恒速运行方式变速运行具有如下优点：

3.2.1 风能转换效率高

变速运行风机以最佳叶尖速比、在最大功率点运行，提高了风力机的运行效率，与恒速恒频风电系统相比，理论上年发电量一般可提高20%以上。

3.2.2 变机电动力系统间有刚性连接

它为柔性连接当风速跃升时，能吸收阵风能量，把能量储存在机械惯性中，减少阵风冲击对风机带来的疲劳损坏，减少机械应力和转动脉动，延长风机寿命。当风速下降时，高速运转的风轮的能量便释放出来转化为电能送给电网。

3.2.3 可使变桨距调节简单化

变速运行放宽了对桨距控制响应速度的要求，在低风速时，桨距角固定;高风速时，调节桨距角限制最大输出功率。

3.2.4 变速运行还具有减少运行噪声等其它一些优点

目前市场上恒速运行的风电机组一般采用双绕组结构(4极，6极)的异步发电机，双速运行。在高风速段，发电机运行在较高转速上，4极电机工作；在低风速段，发电机运行较低转速上，6极电机工作。一般单机容量为600~750kW 的风电机纽多采用恒速运行方式。风力发电技术的发展现状及发展方向

4.1 风力发电技术发展现状

人类利用风能的历史可追溯到中世纪。起初是利用将风能转换为机械能，如用风车提水、碾米、磨面等都借风帆为船助航。中国、伊拉克、埃及、荷兰、丹麦等都是最早利用风能的国家。19世纪末，随着科学技术的进步，丹麦的研究人员才开始着手利用风能发电以后，各国都从小型风力发电机研制开始，从而逐渐向中大型风力发电机发展。

到2003年底，全球风力发电总装机容量已突破40000兆瓦，2004年全球风力发电新装机容量已超过8321兆瓦，比2003年增长了21%，出现了强劲势头。目前，在全球有50多个国家中，已成为47100兆瓦的风力发电场，一共为2千多万用户居民提供了充足的绿色能源。目前，世界风力发电机装机容量每年几乎以20%的速度增加，风电已成为世界上发展最

快的能源。即使如此世界各国开发利用的风能资源尚不到可开发利用风能资源的20%可见其开发潜力之大。目前．欧洲是全球风力发电的主力军。其中，德国风力发电装机容量位居世界第一，占全世界总风力发电装机容量的30％及以上。

我国的风电发展主要集中在2003年以后。近年来，风电显示出前所未有的发展势头。到2008年底，风电机组总装机容达1 215．3万kW，位列全球第4。随着我国风电装备制造业的快速发展，我国的华锐风电、金风科技两家企业进入2008年全球大型风电机组制造商前10名。如今，我国的风电仍然在以相当快的速度茁壮成长。

4.2 风力发电技术发展方向

综观世界风力发电近几年迅猛发展的轨迹，呈现出如下发展方向及发展动态：

（1)大型化；

（2)定桨距、定速恒频向变桨距、变速恒频方向发展；

（3)海上专用风电机组研究及近海风电大规模开发；

（4)多级增速齿轮箱传动向直驱型(无齿轮箱，风轮直接驱动多级发电机)、半直驱型(风轮经单级增速齿轮箱驱动多级发电机)方向发展；

（5)应用全功率变流的并网技术；

（6)低电压穿越技术；

（7)实现风力发电系统功率优化、稳定可靠运行的智能控制技术；

（8)桨叶的空气动力特性、新材料新工艺应用及控制策略研究；

（9)风电场远程监控系统及无线网络技术应用。风力发电技术的讨论热点

自2010年以来，我国共发生80起风电场脱网事故，2011年1～8月，这个数字上升到了193起，并且大规模脱网事故（一次损失风电出力50万千瓦以上）由1起升至12起。这一系列事故的发生，使人们把注意力转移到了起因之上。据有关人士分析事故发生主要由风力发电机设备、风场管理、电网接入以及运行安全监管等四方面问题导致。与此同时也引起了人们对风电机组必须具备了低电压穿越(LVRT)运行功能的讨论。目前，世界各国纷纷制定了针对大型风电机组并网运行的标准，要求在电网发生故障如电压瞬间跌落时，风电机组仍能保持并网，且能向电网提供一定的无功功率支持，以提高电力系统的稳定性，这就要求风电机组具有一定的低电压穿越(LVRT)运行能力。

目前，国内运行的大部分风机都没有加装低电压穿越模块，还有部分以前加装的也不能满足电科院的最新要求，不断发生的脱网事故将引发变流器改造需求。自今年8月份开始，我国电监会组织开展风电安全检查，其中风电设备情况中最重要的就是检查机组低电压穿越能力检测及改造情况。此后能源部发布“大型风电场并网设计技术规范”等18项重要标准，包括风机的低电压穿越(LVRT)运行能力。小结

风能是非常重要并储量巨大的能源，它安全、清洁、充裕，能提供源源不绝的能量，是一种稳定的能源。在能源消耗日益增长，环境污染日渐严重的今天，风能无疑是一个很好的选择。所以，我国应加快风电技术和产业的蓬勃发展。通过大规模的风电开发和建设，进一步提高风电技术，为人类在能源方面的进步做贡献。

参考文献：

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（五），2006.[17] 姚兴佳，王士荣，董丽萍.风电场及电力发电机并网运行.风力发电技术讲座

（六），2006.[18] 王宏华.风力发电的原理及发展现状.风力发电技术系列讲座(1),2010

[19] 王宏华.风力发电的原理及发展现状.风力发电技术系列讲座(3),2010

[20] 张仰飞.风电机组参数辨识研究 ,2009.[21] 风力发电技术的发展方向和特点.[22] 朱蓉.风能资源评估最新技术及进展.

第三篇：关于新能源风能发电报告

关于新能源风能发电报告

姓名：陈祝平 班级：英本三班 学号：2010103061 2011.10.21 2 风能发电

在不断持续的能源紧张中，不少人想到了新能源利用。利用洁净的能源（可再生能源）是人类社会文明进步的表现、是科学技术的发展、是环保理念的体现。洁净能源指太阳能、风能、潮汐能、生物能等，这都是可再生取之不尽的能源，特别是风能技术最为成熟，经济可行性较高，是一种较理想的发展能源。风是地球上的一种自然现象，它是由太阳辐射热引起的。风能是太阳能的一种转换形式，是一种重要的自然能源。太阳照射到地球表面，地球表面各处受热不同，产生温差，从而引起大气的对流运动形成风。据估计到达地球的太阳能中虽然只有大约2%转化为风能，但其总量仍是十分可观的。全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。

我国风能资源总量约42亿千瓦，技术可开发量约3亿千瓦。目前东南沿海是最大风能资源区，风能密度为200W/M2～300W/M2，大于6m/s的风速时间全年3000h以上就可取得较大经济效益。

一 风力发电的现状

21世纪是可再生能源的世纪，由于风能非常丰富、价格非常便宜、能源不会枯竭，又可以在很大范围内取得，非常干净、没有污染，不会对气候造成影响，因而风力发电具有极大的推广价值。在中国，风能资源丰富的地区主要集中在北部、西北和东北的草原、戈壁滩以及东部、东南部的沿海地带和岛屿上。这些地区缺少煤炭及其他常规能源，并且冬春季节风速高，雨水少；夏季风速小，降雨多，风能和水能具有非常好的季节补偿。另外，在中国内陆地区，由于特殊的地理条件，有些地区具有丰富的风能资源，适合发展风电，比如江西省都阳湖地区以及湖北省通山地区。目前我国的风能利用方面与国际水平还在一定差距，但是发展很快，无论在发展规模上还是发展水平上，都有很大提高。据资料显示，2004年全国在建项目的装机容量约150万千瓦，其中正在施工的约42万千瓦，可研批复的68万千瓦，项目建议书批复的45万千瓦，包括五个10万千瓦特许权项目。

江西都昌老爷庙风电场风能资源丰富，建设条件较好，已被列为全国大型风电场预可研项目。目前，江西省能源结构性矛盾突出，一次能源只有煤炭和水电；而且电煤大部分需要从省外运入，水电开发程度又较低。风电和水电具有不同步发生规律，风力发电高峰处于秋季与冬季，水利发电高峰期处于春季和夏季，风电和水电具有季节性特性，可实现季节性互补；风力发电是环保型可再生能源，可改善电源结构，替代一部分火电容量，节约煤炭，减少污染，保护环境。二 风力发电的潜力 长期以来，由于风电电价高于火电电价，作为清洁能源的风电对于解决能源短缺和环境保护问题的意义长期得不到应有的重视。事实上，风电作为一项高新技术，具有着巨大的产业前景。而它作为新兴能源，更对促进边远地区经济发展有着巨大的作用。在电力紧张、能源紧缺的情况接踵而至的今天，我国应该重新认识风能的利用问题。

首先，风力发电的潜力体现为风电电价的快速下降。截止到目前，风电电价正在快速下降，甚至已日趋接近燃煤发电的成本，经济效益开始凸现。数据显示，风力发电能力每增加一倍，其成本就下降15％。纵观近几年，风电增长一直保持在30％以上，因而成本也正随之不断下降。目前，中国风电成本约在0.5元以上，随着中国风力发电装机的国产化和发电的规模化，风电成本可望再降。此外，风电外部成本几乎为零，甚至低于核电成本。据初步测算，如果将内部成本和外部成本同时计入成本，风电将是当前世界上最经济、最洁净的能源。

其次，风电的潜力体现于风能资源的丰富性。据初步统计、中国陆地10米和海面15米可供开发的风力资源在几亿千瓦以上，相当于可开发水能资源（3.9亿千瓦）的2.5倍。而50米风力资源还会增大一倍。根据现有技术，地面 50－100米的风力资源都可开发利用。此外，风电技术正日臻成熟。随着科学技术的发展，风电技术已经相当成熟。更大型、性能更好的机组的已开发并投人生产试运行，可利用的风速要求还会降低。

再者，风电工程的建设工期短，见效快。火电、水电的建设工期需要用年来计算，而在有风场数据的前提下，风电项目只需要以周、月来计算。风场建设在短时间内即可完成，能够解决我国电力短缺的燃眉之急。

另外，风电的发展对于遏制温室效应具有重大的意义。据统计，风力发电每生产100万千瓦时的电量，便能减少600吨二氧化碳的排放。因此，大力发展风能可以大幅度削减造成温室效应的二氧化碳，缓解气候变暖的状况，并能有效地遏制沙尘暴灾害，抑制荒漠化的发展。最后，风场也成旅游项目。风电场还能带动当地经济发展。内蒙古风电场就是很好的例子。它虽然不大，但场面很壮观，已发展成为旅游区。三 发展风电刻不容缓

风电产业要全面健康可持续发展，需要解决的问题很多，但依靠科技进步来推动风电产业是摆在我们面前的现实课题。

首先，需建立以企业为主体、市场为导向、产学研技术结合的创新体系。对开展试点的企业应对其研发机构，研发人员，研发资金，研发项目，专利申请，产品品牌，能力建设等方面提出具体要求和量化的指标。

第二，正确处理技术引进和技术创新的关系。采用自主研究开发和引进消化国外技术相结合的方式，是实现提高竞争能力的较好途径。、第三，加强风电创新能力建设，建立风电公共技术服务平台，共同对资源进行整合、共享、完善和提高，通过建立共享机制和管理程序逐步做到资源有效利用。第四，加速风电技术人才培养。目前已有一些高等院校准备设置风能专业或者风能专业方向，开设风能课程培养本科生和研究生。除了学校培养人才外，企业也应将人才培养和建立一支高素质的队伍放在战略地位，特别需要建立激励机制和创造良好的环境，使技术队伍能够稳定地成长。

中国风电行业发展比较迅速，但与国际风电行业的发展水平还有很大差距，国内的风电设备主要依靠进口，对外依赖性强，虽然风电成本已下降很多，但相比火电成本的优势在短期内并不会明显突出，风电行业的发展还有很多的阻碍因素。但是风电行业投资的高风险，必然会为风电行业发展带来高收益，不论是风电产业的经济效益、社会效益，还是中国目前奉行的可持续发展和节约战略，都为风力发电行业提供了很大的发展空间。现在，风能发电成本已经下降到1980年的1/5。随着技术进步和环保事业的发展，风能发电在商业上将完全可以与燃煤发电竞争。

第四篇：风能发电3000字论文

风能发电 风能(wind energy)地球表面大量空气流动所产生的动能。由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同，因而引起各地气压的差异，在水平方向高压空气向低压地区流动，即形成风。风能资源决定于风能密度和可利用的风能年累积小时数。风能密度是单位迎风面积可获得的风的功率，与风速的三次方和空气密度成正比关系。据估算，全世界的风能总量约1300亿千瓦，中国的风能总量约16亿千瓦。

在不断持续的能源紧张中，不少人想到了新能源利用。利用洁净的能源（可再生能源）是人类社会文明进步的表现、是科学技术的发展、是环保理念的体现。洁净能源指太阳能、风能、潮汐能、生物能等，这都是可再生取之不尽的能源，特别是风能技术最为成熟，经济可行性较高，是一种较理想的发展能源。风是地球上的一种自然现象，它是由太阳辐射热引起的。风能是太阳能的一种转换形式，是一种重要的自然能源。太阳照射到地球表面，地球表面各处受热不同，产生温差，从而引起大气的对流运动形成风。据估计到达地球的太阳能中虽然只有大约2%转化为风能，但其总量仍是十分可观的。全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。

我国幅员辽阔，海岸线长，风能资源比较丰富。据国家气象局估算，全国风能密度为每平方米100瓦，风能总储量约16亿千瓦，其中在地理上和经济上近期讨开发捆用的约为1．6亿千瓦。特别是东南沿海及附近岛屿、内蒙古和甘肃走廊、东北、西北、华北和青藏高原等部份地区，每年风速在3米／秒以上的时间近4，000小时左右，一些地区年平均风速对达6~7米／秒以上，具有很大的开发利用价值。

有关专家根据全国有效风能密度、有效风力出现时间百分率，以及大于等于3米／秒和6米／秒的全年累积小时数，将我国风能资源划分为如下几个区域；

1．东南沿海及其岛屿，为我国最大风能资源区。这一地区，有效风能密度大于200瓦／米2的等值线平行于海岸线，沿海岛的的风能密度在300瓦／米2以上，有效风力出现时间百分率达80—90％，大于等于3米／秒的风速全年出现时间约7，000—8，00小时，大于等于6米／秒的风速也有4，000小时左右。

2．内蒙古和甘肃北部，为我国次大风能资源区。这一地区，终年在西风带控制下，风能密度为200~300瓦／米2，有效风力出现时间百分率为70％左右，大于等于3米／秒的风速全年有5，000小时以上，大于等于6米／秒的风速在2，000小时以上。

3．黑龙江和吉林东部以及辽东半岛沿海，风能也较大。风能密度在200瓦／米2以上，大于等于3米／秒和6米／秒的风速全年累积分别为5，000一7，000小时和3，000小时。

4．青藏高原；三北地区的北部和沿海，为风能较大区。风能密度在150—200瓦/米之间，大于等于3米／秒的风速全年累积为4，000—5，000小时，大于等于6米／秒的风速全年累积为3，000小时以上。

5、云贵川、甘肃、陕西南部，河南、湖南西部，福建、广东、广西的山区，以及塔里木盆地；为我国最小风能区。有效风能密度在50瓦／米2以下，可利用的风力仅有20％左右，大于等于3米／秒的风速年累积在2，000小时以下，大于等于6米／秒的风速在150小时以下。

6、在4和5地区以外的广大地区；为风能季节利用区。这一地区，风能密度在50—100瓦／米2之间，可利用风力为30—40％，大于等于8米／秒的风速全年累积在2，000—4，000小时，大于等于6米／秒的风速在1，000小时左右。

我国风能资源总量约42亿千瓦，技术可开发量约3亿千瓦。目前东南沿海是最大风能资源区，风能密度为200W/M2～300W/M2，大于6m/s的风速时间全年3000h以上就可取得较大经济效益。

一 风力发电的现状

21世纪是可再生能源的世纪，由于风能非常丰富、价格非常便宜、能源不会枯竭，又可以在很大范围内取得，非常干净、没有污染，不会对气候造成影响，因而风力发电具有极大的推广价值。在中国，风能资源丰富的地区主要集中在北部、西北和东北的草原、戈壁滩以及东部、东南部的沿海地带和岛屿上。这些地区缺少煤炭及其他常规能源，并且冬春季节风速高，雨水少；夏季风速小，降雨多，风能和水能具有非常好的季节补偿。另外，在中国内陆地区，由于特殊的地理条件，有些地区具有丰富的风能资源，适合发展风电，比如江西省都阳湖地区以及湖北省通山地区。目前我国的风能利用方面与国际水平还在一定差距，但是发展很快，无论在发展规模上还是发展水平上，都有很大提高。据资料显示，2004年全国在建项目的装机容量约150万千瓦，其中正在施工的约42万千瓦，可研批复的68万千瓦，项目建议书批复的45万千瓦，包括五个10万千瓦特许权项目。

江西都昌老爷庙风电场风能资源丰富，建设条件较好，已被列为全国大型风电场预可研项目。目前，江西省能源结构性矛盾突出，一次能源只有煤炭和水电；而且电煤大部分需要从省外运入，水电开发程度又较低。风电和水电具有不同步发生规律，风力发电高峰处于秋季与冬

季，水利发电高峰期处于春季和夏季，风电和水电具有季节性特性，可实现季节性互补；风力发电是环保型可再生能源，可改善电源结构，替代一部分火电容量，节约煤炭，减少污染，保护环境。

据资料显示，“十一五”末九江电网电力开始出现缺额，2010年缺额将达158兆瓦。老爷庙风电场的建设，可以缓解九江电网电力不足的矛盾，满足九江电网日益增长的电力需要；同时可就近向当地供电，减少了长距离输送的网损，提高供电可靠性和经济性。

据初步测算，目前风电场造价成本约为8000～9000元/KW，机组（设备）占75%左右，基础设施占20%，其它占5%。风能利用小时数在2700～3200小时，其风电成本约0.45～0.6元/千瓦时。假设：风电场造价成本为：9000元/KW，上网电价（并网收购电价）为：0.6元/KW（不含税价），运行小时数（风能利用时间）为：3000小时，上网（并网）损耗为5%，风电场运行费用（年KW收入）10%，：则年KW发电收入=（运行时数×上网损耗）×上网电价×运行费用，（3000×5%）×0.6元/KW×10%≈1539元/年（KW）。

一、风力发电的潜力

长期以来，由于风电电价高于火电电价，作为清洁能源的风电对于解决能源短缺和环境保护问题的意义长期得不到应有的重视。事实上，风电作为一项高新技术，具有着巨大的产业前景。而它作为新兴能源，更对促进边远地区经济发展有着巨大的作用。在电力紧张、能源紧缺的情况接踵而至的今天，我国应该重新认识风能的利用问题。

首先，风力发电的潜力体现为风电电价的快速下降。截止到目前，风电电价正在快速下降，甚至已日趋接近燃煤发电的成本，经济效益开始凸现。数据显示，风力发电能力每增加一倍，其成本就下降15％。纵观近几年，风电增长一直保持在30％以上，因而成本也正随之不断下降。目前，中国风电成本约在0.5元以上，随着中国风力发电装机的国产化和发电的规模化，风电成本可望再降。此外，风电外部成本几乎为零，甚至低于核电成本。据初步测算，如果将内部成本和外部成本同时计入成本，风电将是当前世界上最经济、最洁净的能源。

其次，风电的潜力体现于风能资源的丰富性。据初步统计、中国陆地10米和海面15米可供开发的风力资源在几亿千瓦以上，相当于可开发水能资源（3.9亿千瓦）的2.5倍。而50米风力资源还会增大一倍。根据现有技术，地面 50－100米的风力资源都可开发利用。2003年，我国发电装机容量为3.85亿千瓦，专家认为，中国单靠风力发电就能将现有的电力生产翻一番。

此外，风电技术正日臻成熟。随着科学技术的发展，风电技术已经相当成熟。更大型、性能

更好的机组的已开发并投人生产试运行，可利用的风速要求还会降低。

再者，风电工程的建设工期短，见效快。火电、水电的建设工期需要用年来计算，而在有风场数据的前提下，风电项目只需要以周、月来计算。风场建设在短时间内即可完成，能够解决我国电力短缺的燃眉之急。

另外，风电的发展对于遏制温室效应具有重大的意义。据统计，风力发电每生产100万千瓦时的电量，便能减少600吨二氧化碳的排放。因此，大力发展风能可以大幅度削减造成温室效应的二氧化碳，缓解气候变暖的状况，并能有效地遏制沙尘暴灾害，抑制荒漠化的发展。

除此之外，风电还可以满足边远农村的独立供电。目前，“大机组、大电网、高电压”的模式难以有效解决西部地区分散性的电力需求。开发风力发电这样的分散供电系统，可以较好地满足这些地区发展对能源的要求，可以说，我国目前没有联上电网的农村是风力发电的巨大市场。

最后，风场也成旅游项目。风电场还能带动当地经济发展。内蒙古风电场就是很好的例子。它虽然不大，但场面很壮观，已发展成为旅游区。

三、发展风电刻不容缓

风电产业要全面健康可持续发展，需要解决的问题很多，但依靠科技进步来推动风电产业是摆在我们面前的现实课题。

首先，需建立以企业为主体、市场为导向、产学研技术结合的创新体系。对开展试点的企业应对其研发机构，研发人员，研发资金，研发项目，专利申请，产品品牌，能力建设等方面提出具体要求和量化的指标。

第二，正确处理技术引进和技术创新的关系。采用自主研究开发和引进消化国外技术相结合的方式，是实现提高竞争能力的较好途径。、第三，加强风电创新能力建设，建立风电公共技术服务平台，共同对资源进行整合、共享、完善和提高，通过建立共享机制和管理程序逐步做到资源有效利用。

第四，加速风电技术人才培养。目前已有一些高等院校准备设置风能专业或者风能专业方向，开设风能课程培养本科生和研究生。除了学校培养人才外，企业也应将人才培养和建

立一支高素质的队伍放在战略地位，特别需要建立激励机制和创造良好的环境，使技术队伍能够稳定地成长。

国风能利用的历史虽然悠久，但是使用的转换器多为传统风车，技术十分落后。应用现代科学技术研究风能的开发利用，试制现代的新型风力机，利用风力进行发电，是建国以后在党和国家的重视和支持下才开始的。1954年，我国试制成一台仿苏凸15型水平轴风力机，4级风时设计功率为22．6马力。同年，轻工业部的科研单位自行设计了一台功率为37．6马力的三翼高速水平轴风力机，用于抽水。1958年，吉林省白城专区试制成一台功率为66瓦的58型风力充电装置，为修配厂的充电业务和农村照明提供电力。之后，江苏、安徽、辽宁、新疆等地相继研制并兴建了功率从几百瓦到几千瓦的小型风力发电站。六十年代以来，我国风力发电、机组的研制与生产有了进一步的发展。1960年在蚌埠召开的全国风力机现场会上，参加评比的各种不同类型，不同规格的风力机达36种之多。七十年代以来，我国风力视的研制工作又有了新的发展。在风力机的结构上，除水平轴风力机外，还开展了新型立轴φ型和旋冀型风力机的研制，取得了一定的成果。据1981年9月统计，我国已研制的风力机达42种之多。其中：按结构分，水平轴式的37种，垂直轴式的5种；按转速分，少叶片高速型的29种，多叶片低速型的13种；按用途分，用于发电的27种，用于提水的15种；设计风速，最低的6米／秒，最高的11．2米／秒；风轮直径，最大的21米，最小的1．4米；输出功率，最大的55千瓦，最小的30瓦。全国目前正在运行发电的风力发电机约有5，000多台，大部分布在内蒙古、江苏、浙江、山东、新疆、青海、甘肃、福建、西藏、宁夏、黑龙江等省、区。特别是内蒙古已有6个盟、25个旗县共安装风力发电机约4，000台。中国风电行业发展比较迅速，但与国际风电行业的发展水平还有很大差距，国内的风电设备主要依靠进口，对外依赖性强，虽然风电成本已下降很多，但相比火电成本的优势在短期内并不会明显突出，风电行业的发展还有很多的阻碍因素。但是风电行业投资的高风险，必然会为风电行业发展带来高收益，不论是风电产业的经济效益、社会效益，还是中国目前奉行的可持续发展和节约战略，都为风力发电行业提供了很大的发展空间。现在，风能发电成本已经下降到1980年的1/5。随着技术进步和环保事业的发展，风能发电在商业上将完全可以与燃煤发电竞争。

第五篇：风能发电在家乡活动课例

《风能发电在家乡》综合实践活动课

来安县 半塔中学

孙其发

（一）、课题：《风能发电在家乡》

（二）、研究背景

来安风电场是我省新能源开发的重点工程，也是我省第一座风力发电场，预计2012年还将新增50万千瓦的装机容量，未来五年风电开发潜力可达300万千瓦以上。电从风中来，并网进万家。1月5日，位于来安县的我省首座风力发电场顺利并网发电，这标志着我省正式用上风电。来安风力发电场昨并网发电 成安徽第一座风力发电场。

图为来安山区的风力发电设施

220千伏来安风电场位于来安县北部低山丘陵地区，规划容量为247.5兆瓦，共分五期开发，每期49.5兆瓦，分别为龙头港、龙卧寺、东寺港、宝山以及大港风电场。此次并网发电的是一期工程龙头港风力发电场，位于来安县杨郢乡境内，工程总投资达4.56亿元，由10万千瓦机组组成。40多台风机经过前期调试，终于1月5日并网发电，每年可发电2亿多千瓦时。

安徽龙源来安风电项目由龙源电力集团股份有限公司投资开发，是安徽省第一个风电项目，风电场设计装机容量198MW,四期共安装132台1500KW低风速风力发电机组和一座220KV变电站。龙源来安风电项目四期总投资18.25亿元，预计年上网电量4亿千瓦时。

在我的家乡半塔能用上风能发电，真是我们赶上了改革开放的好年头，随着我国综合国力的增强、科学技术的进步，如今绿色能源的开发与发展已经落户到半塔镇宝山村，这是我省贯彻落实科学发展观的必然结果。这一变化必将引起家乡人民生活观念和生活方式的变革，我们如何适应这一形势的变化，增强节能环保意识，推动家乡经济社会的可持续发展，怎样认识我国工业化发展进程如何尊重工人的劳动、普及科学技术知识，养成良好的生活习惯，积极践行低碳生活方式。这将成为我们面临的又一重要的研究课

题。

（三）研究目的：

随着风能发电这一事物在家乡的出现，新学期开始后，学校领导高度重视，要求各科室应结合这一变化因地制宜地开展综合实践活动。对学生进行科学普及教育、节约资源和保护环境意识教育，让学生充分认识在资源短缺的今天，家乡建立风能发电站意义重大而深远，我们要从身边小事做起，节约一滴水、一度电，倡导低碳生活方式。为此，半塔中学综合实践活动课程资源开发与实施研究小组充分挖掘本地课程资源优势，本学期开始将风力发电列入校本研究实践课程。正是希望青少年更多地了解清洁能源，培养科学精神和创新思维。“风能发电机是怎么运转的？” “风力多大的时候才会发电呢？” “我们每天用的电是这里发送的吗?” „„

为解决同学们的疑惑，满足同学们的好奇心，我们特组织了一次参观考察活动。为了激发学生热爱家乡之情，增强新能量和节能环保意识。因此选择了《风能发电在家乡》作为本次研究课题。

为了让学生更好的了解并关注我县能源环境状况，增强新能源和节能环保意识，养成“节能环保，从我做起”的社会责任感，激发同学们热爱家乡、建设家乡的情怀，并能以自己的实际行动感染其他人，使来安人在追求经济发展的同时，不会忘记节能环保，不断创新，开发新能源、可再生能源、清洁能源，坚持走可持续发展道路。

（四）探究过程：

1、新学期开始后，半塔中学将风力发电列入校本综合实践活动课程。今年3月12日，我们组织课题组部分同学到最近的安徽来安龙源风力发电场，观摩风能发电运作。下图为我校高二部分学生参观宝山风能发电场。

2、请先俊生老师给同学们讲解风能发电原理。

通过老师的现场详细讲解，同学们脸上露出了满意的笑容。

3、组织参观同学相互交流探究风能发电的原理、优势和前景。

4、参观结束后，请同学们各写一篇观后观或心得体会。

（五）研究结果：

1、成果总体评价：

同学们撰写了多篇论文

一、收获体会，对活动进行了反思与总结。高二（5）班施文婷同学写的《蜕变》、陆启彤同学写的《风吹电来》、梅芳同学写的《平凡的小镇》、项迎锴同学写的《记忆的前进》、宋晓燕同学写的《见证》分别从不同角度热情讴歌了家乡经济的可持续发展、人民生活水平的不断提高、社会公共设施的巨大变化以及对家乡美好前景的憧憬；高二（6）班先振宇同学写的《风能是如何发电的？》一文详细介绍了风能发电原理及发展前景。李晓旋同学写的《风能发电的巨大潜能》从新能源开发与利用角度，比较详细地介绍了风能发电原理、特点和巨大发展潜力。同学们的文章里洋溢着浓浓的热爱家乡之情，强烈的热爱科学的情趣。

2、附同学们收获体会：

《风能是如何发电的？》

半塔中学高二（6）先振宇

风是一种潜力很大的新能源，十八世纪初，横扫英法两国的一次狂暴大风，吹毁了四百座风力磨坊、八百座房屋、一百座教堂、四百多条帆船，并有数千人受到伤害，二十五万株大树连根拔起。仅就拔树一事而论，风在数秒钟内就发出了一千万马力(即750万千瓦；一马力等于0．75千瓦)的功率!有人估计过，地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦，几乎是现在全世界水力发电量的10倍。目前全世界每年燃烧煤所获得的能量，只有风力在一年内所提供能量的三分之一。因此，国内外都很重视利用风力来发电，开发新能源。

利用风力发电的尝试，早在二十世纪初就已经始了。三十年代，丹卖、瑞典、苏联和美国应用航空工业的旋翼技术，成功地研制了一些小型风力发电装置。这种小型风力发电机，广泛在多风的海岛和偏僻的乡村使用，它所获得的电力成本比小型内燃机的发电成本低得多。不过，当时的发电量较低，大都在5千瓦以下。

把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三米的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电不需要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染。

风力发电所需要的装置，称作风力发电机组。这种风力发电机组，大体上可分风轮(包括尾舵)、发电机和铁塔三部分。（大型风力发电站基本上没有尾舵，一般只有小型（包括家用型）才会拥有尾舵）

风轮是把风的动能转变为机械能的重要部件，它由两只(或更多只)螺旋桨形的叶轮组成。当风吹向浆叶时，桨叶上产生气动力驱动风轮转动。桨叶的材料要求强度高、重量轻，目前多用玻璃钢或其它复合材料(如碳纤维)来制造。（现在还有一些垂直风轮，s型旋转叶片等，其作用也与常规螺旋桨型叶片相同）

由于风轮的转速比较低，而且风力的大小和方向经常变化着，这又使转速不稳定；所以，在带动发电机之前，还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速的齿轮变速箱，再加一个调速机构使转速保持稳定，然后再联接到发电机上。为保持风轮始终对准风向以获得最大的功率，还需在风轮的后面装一个类似风向标的尾舵。

铁塔是支承风轮、尾舵和发电机的构架。它一般修建得比较高，为的是获得较大的和较均匀的风力，又要有足够的强度。铁塔高度视地面障碍物对风速影响的情况，以及风轮的直径大小而定，一般在6-20米范围内。

发电机的作用，是把由风轮得到的恒定转速，通过升速传递给发电机构均匀运转，因而把机械能转变为电能。

一般说来，三级风就有利用的价值。但从经济合理的角度出发，风速大于每秒4米才适宜于发电。据测定，一台55千瓦的风力发电机组，当风速为每秒9.5米时，机组的输出功率为55千瓦；当风速每秒8米时，功率为38千瓦；风速每秒6米时，只有16千瓦；而风速每秒5米时，仅为9.5千瓦。可见风力愈大，经济效益也愈大。

风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13～25V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。

我国的风力资源极为丰富，绝大多数地区的平均风速都在每秒3米以上，特别是东北、西北、西南高原和沿海岛屿，平均风速更大；有的地方，一年三分之一以上的时间都是大风天。风电发展到目前阶段，其性价比正在形成与煤电、水电的竞争优势。风电的优势在于：能力每增加一倍，成本就下降15%，近几年世界风电增长一直保持在30%以上。随着中国风电装机的国产化和发电的规模化，风电成本可望再降。因此风电开始成为越来越多投资者的逐金之地。在这些地区，发展风力发电是很有前途的。

但风力发电也并不是没有任何缺点，至少现在，成本太高的问题就还没有解决。而且风力发电所产生的噪音暂时也没有好的解决办法，漫山遍野的风车也会影响自然景观。同时，风力发电也有一些不稳定因素，风不是人类可以控制的，至少想人工制造风来发电使不实际的，这些不确定性可能会给风能再增加一些制约因素，但风能的一次性投入便能长久获利的优点也决定了风能在未来一定会有很好的发展前景。

其他同学的心得体会附后。

（六）教师点评：

同学们通过参观学习，了解了我国能源的现状，认识了风能发电原理，风能发电的优势，更加深刻地理解国家坚持可持续发展的必要性和重要性。他（她）们纷纷写下观后感和心得体会，表示在今后的学习中更加努力学习，关注社会发展，树立节能环保意识、绿色能源意识、创新意识，为国家新型能源开发与建设增添光彩。通过本次实践活动同学们的日常生活行为也正在悄悄发生改变，不但行为举止更加文明礼仪，节约资源能源意识明显增强了，教室里的灯随手及时关了，自来水笼头及时关了„„进一步激发了同学们热爱科学，努力学习科学文化知识，将来为国家为家乡多作贡献的责任感和使命感。

半塔中学《农村中学综合实践活动课程资源开发与实施模式研究》课题组

2011.3.28