新能源发电技术1.pdf

1新能源发电技术东南大学电气工程学院 程明东南大学电气工程学院 程明第二讲 风能基本知识与风力发电概况第二讲 风能基本知识与风力发电概况2风能风能风的产生风的产生?风是空气流动的结果风是空气流动的结果?太阳辐射太阳辐射?地球自转、公转地球自转、公转大气压差是风产生的 根本原因！大气压差是风产生的 根本原因！3?地面形态差异，各处受热不均匀地面形态差异，各处受热不均匀风的特性风的特性?随机性随机性?随高度的增加而变化随高度的增加而变化?随季节、日夜变化随季节、日夜变化风能风能风速沿高度的相对增加量因地而异，大致上可表示为风速沿高度的相对增加量因地而异，大致上可表示为nHH VV⎟ ⎠⎞⎜ ⎝⎛=00一般取H0=10m, n为修正指数， 其值为1/2~1/84(a) 典型分布；典型分布； (b) 不同地形风速与高度的关系不同地形风速与高度的关系. 1—大城市；大城市；2—城市及多树农村；城市及多树农村；3—平 原、沿海平 原、沿海风能风能风的测量风的测量?风能单位时间内流过垂直于风速截 面积风能单位时间内流过垂直于风速截 面积S（（m2）的风能，即风功 率为）的风能，即风功 率为115?风能密度风能密度?风向风向?风频风频32 21 21SVmVEρ==某风向风频某风向风频=某风向出现的次数某风向出现的次数/风向的总观测次数风向的总观测次数x100%3 21VSEwρ==00012. 0225. 1−=hhρ(kg/m3)风能风能风频风频变化陡峭，最大频率出现在低风 速区变化陡峭，最大频率出现在低风 速区6风频玫瑰图风频玫瑰图风速风频分布曲线风速风频分布曲线变化平缓，最大频 率在较高风速区变化平缓，最大频 率在较高风速区2风能风能?风速与风级风速与风级共共17级，前级，前13 级如表级如表7飓风飓风风能资源分布风能资源分布我国是风力资源较丰富的国家之一，可开发利用风能约我国是风力资源较丰富的国家之一，可开发利用风能约 2.5亿亿kW.8中国风能密度分布图中国风能密度分布图(W/m2)风能资源分布风能资源分布9中国每年中国每年3-20m/s风速累计时数分布风速累计时数分布1年年=365天天=8760小时小时百万千瓦级风能资源区5 5、河西走廊、河西走廊、河西走廊、河西走廊1 1、吉林、吉林、吉林、吉林4 4、内蒙草原、内蒙草原、内蒙草原、内蒙草原8 8、山东半岛、山东半岛、山东半岛、山东半岛2 2、河北北部、河北北部、河北北部、河北北部6 6、新疆戈壁、新疆戈壁、新疆戈壁、新疆戈壁7 7、黑龙江、黑龙江、黑龙江、黑龙江103 3、张北、张北、张北、张北9 9、苏沪沿海、苏沪沿海、苏沪沿海、苏沪沿海12、广东、广东1010、浙江、浙江、浙江、浙江1111、福建、福建、福建、福建千万千瓦级风电基地规划千万千瓦级风电基地规划甘肃酒泉地区甘肃酒泉地区1100万千瓦万千瓦11新疆哈密地区新疆哈密地区2000万千瓦 内蒙古地区万千瓦 内蒙古地区5000万千瓦 河北沿海和北部地区万千瓦 河北沿海和北部地区1000万千瓦 江苏沿海和近海地区万千瓦 江苏沿海和近海地区1000万千瓦万千瓦中国风能分区及占全国面积百分比中国风能分区及占全国面积百分比指标丰富区较丰富区可利用区贫乏区年有效风能密度指标丰富区较丰富区可利用区贫乏区年有效风能密度(W/m2)>200200-15050005000-400022002200-150022002200-1500<1500-350<350占全国面积的百分比（占全国面积的百分比（%））8185024风能最佳区风能最佳区：东南沿海、山东半岛、辽东半岛及海上岛屿， 内蒙古、甘肃北部，黑龙江南部、 吉林东部：东南沿海、山东半岛、辽东半岛及海上岛屿， 内蒙古、甘肃北部，黑龙江南部、 吉林东部风能较佳区风能较佳区：西藏高原中北部，东南沿海，三北的南部区：西藏高原中北部，东南沿海，三北的南部区风能可利用区风能可利用区：两广沿海（包括福建：两广沿海（包括福建50~1000km的沿海地带）、大小兴安岭山区，中部地区 等的沿海地带）、大小兴安岭山区，中部地区 等风能贫乏区风能贫乏区：云贵川、甘南、陕西、湘西、鄂西和福建、两广的山区等；塔里木盆地、雅鲁 藏布江各地：云贵川、甘南、陕西、湘西、鄂西和福建、两广的山区等；塔里木盆地、雅鲁 藏布江各地3风能转换与利用风能转换与利用13世界风力发电发展概况年份新增装机容量 (MW)增长率（%）累计增长容量（MW）增长率（%）年份新增装机容量 (MW)增长率（%）累计增长容量（MW）增长率（%）20038,34415%40,30126%20048,154-2%47,91218.9%200511,407 40%59,26423.7%20038,34415%40,30126%20048,154-2%47,91218.9%200511,407 40%59,26423.7%14。

2002003 3- -20082008年世界风电市场的增长情况年世界风电市场的增长情况200615,00031%75,00026.6%200720,00033.3%94,00025.3%20082705035.2%12105028.8%200615,00031%75,00026.6%200720,00033.3%94,00025.3%20082705035.2%12105028.8%5年内平均增长率5年内平均增长率27.5%/24.727.5%/24.7风力发电概况风力发电概况世界风电状况(1999,2002,2005年底总装机容量MW)350004500015-500050001500025000欧洲美国亚洲世界其他地区1999(13,932MW)2002(32,037MW)2005(59,264MW)风力发电发展概况风力发电发展概况MW%美国美国25,17020.8德国德国23,90319.8西班牙西班牙16,75413.9中国中国12,21010.1印度10.1印度9,6458.0意大利意大利3,7363.116世界前世界前1010位国家风电累计装机容量对比位国家风电累计装机容量对比 （截至到（截至到2002008 8年年1212月底）月底）法国法国3,4042.8英国英国3,2412.7丹麦丹麦3,1802.6葡萄牙葡萄牙2,8622.4其他其他16,69313.8前十名总计104,10486.2全球总计120,798100.0前十名总计104,10486.2全球总计120,798100.0风力发电概况风力发电概况172003-2008年新增风电装机容量区域分布年新增风电装机容量区域分布风力发电概况风力发电概况目前，全球主要风电机组制造商分布在丹麦、美国、德国等发达国家，排名前18世界主要风电机组制造商市场份额等发达国家，排名前5位的有维斯塔斯、GE能源、歌美飒、Enercon和苏司兰。

4风电概况风电概况风力发电所占世界总发电量的份额风力发电所占世界总发电量的份额年份风能所发的电能年份风能所发的电能TWh 所有能源所发的电能所有能源所发的电能TWh 风力发电占世界总发电量的份额风力发电占世界总发电量的份额: % 1996 12.23 13,613 0.09% 1997 15.39 13,949 0.11% 1998 21.25 14,340 0.15% 199923.1814,7410.16%191999 23.18 14,741 0.16% 2000 37.30 15,153 0.25% 2001 50.27 15,577 0.32% 2002 64.81 16,233 0.40% 2003 82.24 16,671 0.49% 2004 96.50 17,019 0.57% 2005 120.47 17,512 0.69% 2010 312.8 19,634 1.59% 2015 679.4 23,178 2.93% 风力发电概况风力发电概况5006007008002 00%2.50%3.00%3.50%风能所发的电能 ()2001002003004001996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2010 20150.00%0.50%1.00%1.50%2.00%(BTM-C) TWh 风力发电所占世 界总发电总的份 额: % 风力发电概况风力发电概况21。

从从19811981~~20022002年间，风电成本由年间，风电成本由15.815.8欧分欧分/ /kWhkWh下降到下降到4.044.04欧欧 分分/ /kWhkWh，，预计预计20102010年度电成本将下降至年度电成本将下降至3 3欧分欧分/ /kWhkWh风力发电概况风力发电概况18• 影响因素：60%依赖于规模化发展，40%依赖于技术进步 • 预测：到2020年，风电成本会降低到3欧分以下，届时风电 成本可以达到常规能源发电成本水平风电成本持续下降2202468101214161819811995200220102020丹麦风电成本变化趋势丹麦风电成本变化趋势(欧分欧分/千瓦时千瓦时)失速调节主动失速定速失速调节主动失速定速全球风电技术发展趋势全球风电技术发展趋势23变速控制变速控制齿轮箱变距调节变速调节无齿轮箱齿轮箱变距调节变速调节无齿轮箱全球风电技术发展趋势全球风电技术发展趋势245252010-2050年世界风电发展展望年世界风电发展展望美国美国2030年风电发展目标美国能源部2008年5月公布的计划，到2030年风电装机将 达到3亿千瓦 ，将满足美国20%的电力需求。

年风电发展目标美国能源部2008年5月公布的计划，到2030年风电装机将 达到3亿千瓦 ，将满足美国20%的电力需求欧盟欧盟2030年风电发展目标年风电发展目标风电发展目标26欧盟欧盟2030年风电发展目标年风电发展目标风电装机将达到3亿kW，其中50%是海上风电，750万千瓦 是重建项目，欧洲电力消费的25%将由风电提供风能将 成为欧洲的主要替代能源风电装机将达到3亿kW，其中50%是海上风电，750万千瓦 是重建项目，欧洲电力消费的25%将由风电提供风能将 成为欧洲的主要替代能源全球全球 2020年风电发展目标风电装机将达到15亿千瓦年风电发展目标风电装机将达到15亿千瓦我国风电发展概况我国风电发展概况70008000900010000110001200013000(WM)100120140累计累计MW新增新增MW年增长率年增长率%2009年新增年新增13803MW，累计装机，累计装机258000MW，增长，增长113.1%27我国风电装机发展情况我国风电装机发展情况1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 20090100020003000400050006000Power 020406080%38 2379中国风电发展预测目标中国风电发展预测目标我国风电发展概况我国风电发展概况28到2008年底，我国风机整机制造企业70多家,2008年内资企业 新增市场份额占当年新增的73%，累计市场份额达60%。

风电设备制造业8 0 %我国风电发展概况我国风电发展概况291 0 . 7 0 %1 8 %2 5 %3 1 %4 4 . 8 0 %5 9 . 5 9 %0 %1 0 %2 0 %3 0 %4 0 %5 0 %6 0 %7 0 %2 0 0 32 0 0 42 0 0 52 0 0 62 0 0 72 0 0 8我国内资产品在当年累计市场的份额（CWEA）我国风电发展现状我国风电发展现状30各企业在各企业在2007年中国新增风电装机中的市场份额年中国新增风电装机中的市场份额6其它 9.7%安迅能 2.1% 运达 2.7%Nordex 2.7%GESuzlon 2.9%金风 21.6%31GE 5.2%东汽 10.6%Vestas 11.9%Gamesa 12.8%华锐 17.7%2。