關于離網型風力發電系統的研究

【摘 要】進入二十一世紀以來，人民的生活水平在不斷的提高，但是經濟的增長帶來的是資源的浪費，和環境的污染，近幾年來，環境的惡化進一步加大，政府對于環境的重視程度不斷提高，隨著國民素質的普遍提高，環保意識不斷的增強。那么為了緩解環境的壓力，人們開始研發新型能源。風能作為一種新型能源，逐漸受到人們的重視。風能具有很多有點。它最重要的是無污染，能量來自于自然界存在的風力。在一些地區，風力發電已經成為了主要的電力來源，緩解了火力發電造成的環境污染。本文就風力發電中的離網型發電系統做系統的介紹。希望能夠對今后的風力發電系統提供一些參考和借鑒，將風力發電的一些前景展現出來，以供人們參考。

【關鍵詞】風力發電；離網原理；特性；發展前景

隨著經濟的飛速發展以及不可再生能源的大量消耗，風能作為一種綠色能源已成為研究的熱點。風力發電有很多的優點，例如：占地少、無污染等。在各個地區都受到了廣泛地歡迎。隨著科技的發展，風力發電技術不斷提高，離網型系統作為比較古老的系統慢慢的被社會所淘汰，它對偏遠地區的人們來說還是極其重要的。同時，它在各方面的原理對于風力系統的發展具有指導意義。

1.風力發電系統的現狀

風力發電無需借助外部能源，風險性小，也不會造成大氣污染。這些優點使得風力發電得到了廣泛應用和大力發展。

目前，絕大多數國家都已應用了風力發電系統。我國擁有著較為豐富的風力資源，是較早利用風力發電的國家。我國的偏遠地區由于地形、自然條件的限制，電網無法到達，此時離網型風力發電系統便處于無可替代的地位，為人們帶來了極大的便利。

1.1國內風力發展現狀

我國于20世紀60年代初期開始發展風能發電，首先采用的是離網式小風機技術。我國因沒有充分依靠國內機電制造業基礎，沒有吸收引進國外先進技術，力求自主研發。這就導致了我國風電建設比較落后。目前，國內的風電容量設備大部分是從國外引進的成套設備，致使風力發電設備成本增高，為了保證收益，導致電費增高。與火力發電、水力發電相比，缺少市場競爭力。經過我國政府有關部門的積極規劃和支持，我國在風電裝機容量的世界排名從2004年的第10位歷經3年躍居到了第5位，發展迅猛，由此可見，我國的風力發展潛力巨大。

1.2國外風力發展現狀

美國等西方國家于20世紀80年代開始研發風力發電技術，并將風力發電進行商業化運營。世界風力發展總體上處于上升趨勢，裝機容量以每年30%的增長率增加，外國風力發電的發展方式和先進技術，對我國風電產業的發展有一定的借鑒意義和促進作用。世界上大部分國家已經把發展風電作為本國能源建設的一個重點項目來扶持。風力發電對經濟的促進作用不容小覷，無論是從世界的角度還是從我國的角度，風力發電都將成為世界能源領域里的主力軍。

2.離網型小風電的現狀

我國開始嘗試并網型風力發電前，主要是依靠離網型風力發電。內蒙古、新疆等地較為廣泛的應用了離網型小風電技術，1997年就已經有155000臺微型風力機在牧區、山區運行。極大滿足了農牧民家用電需求。但近年來，由于風力發電技術的迅猛發展，大部分地區開始采用大風機發電技術，離網型小風電逐漸萎縮。

2.1應用領域

目前，應用離網型小風點機組的仍然是地處偏遠地區或無供用電地區的農、牧、漁民。其中，內蒙古在政府的大力支持下憑借其獨有的地理優勢和豐富的風能資源，大力發展了離網型小風電，成為我國最廣泛應用離網型風電機組的地區。

2.2技術方面

由于重視程度的不足，導致技術上不能快速提高，配件質量不過關，性能過差，蓄電池和逆變控制器極大影響了發電系統的效率。離網型風電發電技術相對于大風機發電技術較為落后。

2.3生產廠家的經濟利潤

生產小型風力發電機組的原材料價格不斷上漲，而主要購買小型風力發電機組的又是經濟收入有限的農、牧、漁民。廠家漲價空間受限，利潤不斷減小，導致廠家積極性下降。

3.離網型小風力發電系統的原理及其特性

3.1發電機的構造及結構原理

離網型風力發電機組，別名獨立運行的風力發電機組。其運行主要分為兩個大階段：一是，通過風輪將風能轉化為機械能。二是，風輪通過帶動發電機旋轉從而將風能轉化成的機械能再轉化為電能。離網型風力發電機組的部件組成有很復雜，主要有風輪、發電機、逆變器等。

3.2發電系統特性

離網型小型風力發電系統即可以采用直流發電機，也可以采用交流發電機。目前主要采用永磁電機，極大簡化了發電系統的結構。

3.3風輪機系統特性分析

永磁直驅風力發電系統把風力作為原動力，將風輪機和永磁同步發電機同軸聯接，利用風輪機將風能轉化為機械能再轉化為電能。風電轉化效率由風輪機對風能的捕獲能力決定。

3.4儲能裝置特性分析

由于風能具有不確定性和間接性，故當風力發電機獲得足夠的電能時，必須配備適當的儲能裝置將多余的電能存儲起來，以便弱風或無風期間可以正常供電。為了實現風力發電系統的穩定不可或缺的便是儲能裝置。

3.5電能變換電路的功能特性

風速是在不斷變化的，極不穩定，導致風力發電系統中輸出的電壓和電流也是不穩定的。需采取整流后獲得直流電，可以通過電池控制器對蓄電池充電，或給直流負載供電。

4.發展前景

我國地域遼闊，地形復雜，一些偏遠地區電網無法到達，此時離網型小風電就發揮了極其重要的角色。為偏遠地區的人民帶來了電能，極大的便利了人們的生產和生活。

4.1融入城市

目前離網型小風電主要應用于偏遠地區，其實它完全可以走進我們的城市，既可以方便我們用電，又可以作為一種景觀，供人們欣賞。

4.2風力發電在農業上的應用

有的果蔬需要冷藏才可以保持新鮮度，若這些果蔬無法按時發往城市就會給農民帶來不小的困擾，所以我們可以在農田附近建造小型的冷藏庫，利用風力發電帶動壓縮機制冷，以實現制冷效果。

隨著地下水的不斷減少，農民灌溉出現了問題，很多時候根本打不上水來。我們便可以利用風能發電帶動水泵運作。方便農民灌溉。

冬天天氣寒冷，導致大棚里溫度過低，蔬菜無法生長，目前好多農家采用用燈泡打光來提高大棚里的溫度。這是我們便可以在大棚旁邊建立一個小型風能發電站來為燈泡供電。

5.結語

離網型小型風力發電系統因其占地少、安裝方便、生產周期短、無污染等優點廣泛應用于偏遠地區，但我們不應局限于此，要充分發揮其特性，為人類創造福利。這對環境保護和我國的能源結構的調整有著極其重要的作用。更是緩解了能源危機，減少了人們對石油等不可再生能源的依賴性。展望未來，隨著經濟的迅猛發展，科學技術的不斷進步，風電機組的成本會逐漸降低，工作效率也將逐步提高。這無疑將會把風能發電逐步推向世界前沿，其發展前景是巨大的，其帶來的社會效益也是無法估量的。 [科]

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