浅议储能技术在风力发电系统中的运用

浅议储能技术在风力发电系统中的运用

摘要:由于经济发展的步伐不断加快，使其对于能源也更加依赖。充足的电力为

经济稳定增长保驾护航，并且电力系统的发展也对环境造成了严重的影响。所以，在促进电力系统安全快速运行的过程当中，必须要充分考虑怎样降低对环境破坏

的程度。而储能技术在电网运行中占有十分重要的地位，它能提供电力需求从而

可提升再生能源的可利用率，确保电力系统能够顺利的运行。

关键词:风力发电系统；储能技术；分布式储能技术；集中式储能技术

现阶段，随着社会经济的不断发展，资源短缺的问题也越来越严重，新能源

的开发成为人们关注的焦点问题。为此，很多国家很早就开始了对新能源的探索，并取得了很好的成效。在风力发电方面，由于风具有很强的随机性，并且风力的

来源缺乏稳定性，这是利用风力发电的瓶颈性问题。为了解决风力的不稳定性问题，必须要利用储能技术，增强风力发电的稳定性与可靠性。

一、风力发电储能技术概述

现阶段，科学技术的发展速度日新月异，人们对新能源的利用水平也在不断

提高。在风力发电方面，人们也研发出了很多先进的储能技术，并在实践中逐步

应用和推广。概括起来，在风力发电系统中应用储能技术，可以达到以下几个方

面的效果。

1）储能技术可以增强发电系统的稳定性，解决了风力资源稳定性差的问题。

2）在储能技术的作用下，风力发电系统的稳定运行还可以确保整个电网系

统的稳定，从而为人们提供更加稳定的电力输送，满足人们对能源的需求，对能

源的大规模应用提供能量支持，在电能质量等方面也更加符合人们的需要，可以

在资源的有效应用方面发挥更大的作用，不断提高风力发电系统的质量与水平。

3）通过在风力发电系统中应用储能技术，可以确保电力系统中有足够大的

电能，从而可以长期、稳定地为人们提供电力，有效缓解能源短缺的现状。

二、常见的储能技术分析?

1、机械储能

这种储能方式是最常见的储能方式之一，主要将风力发电的电能转化为机械

能进行存储，然后根据需要，再将机械能转化电能，能够有效的对电能进行存储，常见的机械储能方式有：飞轮储能、抽水储能和空气压缩储能技术，由于各种对

风力发电储能的原理和方式不同，空气压缩储能技术在一般的情况下需要特定的

环境才能使用，一般并不常见。?

2、电磁储能

这种方法利用磁场的电能转化进行电能储存的，按照储存的方式，将电能的

储存分为超导储能和超级电容器储能两种储能方式。?

（1）超导磁体储能。超导磁体储能（SMES）是电磁储能的一种常见方式，

它主要是利用超导体制成的线圈，带电导体进行切割磁力线运动，这样电流产生

的磁场进行风电的储存，这种风力发电的储能方式不需要能量转换，具有很好的

动态性，储能方式比较迅速，能够在短时间内产生很高的功率，它的缺点是储存

的能量比较小，而且储存能量的时间也比较短，因此，这种储能方式主要应用于

配电网的电压支撑和线路的功率补偿，用于提升和稳定线路传输电能的需要，实

现线路的能量交换和功率补偿，提升线路的稳定性。?

液压储能在风力发电中的应用 摘要：为实现风力发电系统稳定、持续地供电，必须在系统中配备合适的储能装置。储能装置的作用是将风能首先转化为液压能，运用液压储能元件来进行风能的存储，并以液压蓄能器作为储能装置。液压储能系统不但可以促进电网安全稳定运行，还可以节省了电网建设的投资，对风力发电的发展有着重要意义。 关键字：液压储能、风力发电、蓄能器 1.1风力发电概述 21世纪是高效、洁净、安全、经济可持续利用能源的时代，世界各国都在向此方向发展，都把能源的利用作为科研领域的关键予以关注。受1973年世界范围内的石油危机和空气动力学理论的发展的影响，在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下，风力以其自身独有的优点，作为新能源的一部分有了新的快速的发展。 风力发电，就是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。具体的说，就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。我国世界上风力资源较为丰富的国家之一，全国可利用的风能约为2.5亿kW。风能作为一种无污染和可再生的新能源有着巨大的发展潜力，其次，用风力发电，可减少常规能源的消耗，从而减少有害气体的排放，对环境保护和生态平衡，改善能源结构具有重要意义。 1.2风力发电与储能技术 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，一般只有小型才会拥有尾舵）。 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。

2015年度本科生毕业论文（设计） 家用小型风力发电系统的初步设计 院－系：工学院 专业：电气工程与其自动化 年级：2011级 学生姓名： 学号： 导师与职称： 2015年6月

2015 Annual Graduation Thesis (Project) of the College Undergraduate The preliminary design of small household wind power generation system Department:Electrical Engineering and Automation Major:Institute of Technology Grade:2011 Student’s Name:Xu Yun Dong Student No.:2 Tutor:The lecturer Hua Jing Finished by June, 2015

摘要 风能作为一种清洁的可再生能源正逐渐受到了人们的重视，风力发电也成为了时下的朝阳产业。本论文详细阐明了小型独立风力发电系统的设计方案，对风力发电机组的结构和电能的变换与继电控制电路做了初步的研究。 本论文首先介绍了课题的目的和意义，综述了国内外风力发电的发展概况，简要概括了风力发电相关技术的发展状况，论述了常见小型风力发电系统的基本组成和各部分的作用，同时对本论文的系统方案做了简要的概括，着重分析了整流电路与Buck降压电路的配合，蓄电池充放电继电保护以与电能输出的有效性等。还引入了市电切换电路，作为在发电机故障或蓄电池电量不足的情况下为负载供电。为了使能量的利用达到最大化，本系统还引入了并网电路。所以本论文设计的小型风力发电机组不但适合偏远的地区，也适合市区家庭使用。 本文提出的解决方案为：风力传动装置带动三相永磁交流发电机，然后通过AC—DC—DC—AC变换为交流电，并且考虑到风力的不稳定性，在系统中并入蓄电池组和稳压器，通过继电控制电路的监控以实现系统的自动控制，同时并入市电投切，保证系统在风能充足时可蓄能，在风能不充足时亦可为负载供电。系统的运行状况采用继电控制电路监控和切换。 本论文的重点在于继电控制电路的设计，并对各种不同风力情况下系统的运行状况进行了全面而严谨的分析。 关键词：小型风力发电机组；整流：逆变；继电控制：蓄电池

储能技术的三类价值体现 在过去相当长一段时间，储能在电网的应用技术主要是抽水蓄能，应用领域主要是移峰填谷、调频及辅助服务等。近年来，随着新能源发电技术的发展，风电、太阳能光伏发电等波动性电源接入电网的规模不断扩大，以及分布式电源在配网应用规模的扩大，储能及其在电网的应用领域和应用技术都发生了很大变化。储能技术类型不断增多，应用范围也在扩大，本文就从储能技术的类型与应用范围谈起。 储能技术即能量存储和再利用的技术，按其基本原理分类，可分为物理储能、化学储能以及一些前沿储能技术，其中物理储能包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、超导储能等，化学储能有铅炭电池、锂离子电池、液流电池、钠硫电池、超级电容器等，液态金属电池、铝空气电池、锌空气电池等属于比较前沿的技术。不同的储能技术其特征和应用范围也有所区别。单从储能技术评价指标来看，就包括功率规模、持续时间、能量密度、功率密度、循环效率、寿命、自放电率、能量成本、功率成本、技术成熟度、环境影响等。可以说，没有一种单一储能技术可以适应所有的储能需求，应按需选择合适的储能技术或技术组合。 1、储能技术简介 1.1抽水蓄能电站 抽水蓄能使用两个不同水位的水库。谷负荷时，将下位水库中的水抽入上位水库;峰负荷时，利用反向水流发电。抽水储能电站的最大特点是储存能量大，可按任意容量建造，储存能量的释放时间可以从几小时到几天，其效率在70%——85%。 1.2压缩空气储能 压缩空气储能系统主要由两部分组成：一是充气压缩循环，二是排气膨胀循环。在夜间负荷低谷时段，电动机—发电机组作为电动机工作，驱动压缩机将空气压入空气储存库;白天负荷高峰时段，电动机—发电机组作为发电机工作，储存的压缩空气先经过回热器预热，再与燃料在燃烧室里混合燃烧后，进入膨胀系统中(如驱动燃气轮机)发电。 1.3飞轮储能系统 飞轮储能利用电动机带动飞轮高速旋转，将电能转化成机械能储存起来，在需要时飞轮带动发电机发电。近年来，一些新技术和新材料的应用，使飞轮储能技术取得了突破性进展，例如：磁悬浮技术、真空技术、高性能永磁技术和高温超导技术

探析储能技术在风力发电系统中的运用 随着社会的不断进步，用电需求也在不断增加。在经过多年发展之后，我国目前已经在电力领域取得了国际领先的优势，能够为公众提供更加安全稳定的电能。在经过几十年的技术积累之后，风力发电已经逐渐呈现在公众面前，能够以更低的成本发出更加高质量的电能，极大的减小对环境的破坏。风电属于清洁可再生能源，在实际应用中可以结合储能技术发挥出更大的作用。文章将对储能技术的原理以及特点进行说明，并且阐述储能技术在风力发电中的应用前景。 标签：储能技术；风力发电；应用 Abstract：With the continuous progress of society，the demand for electricity is also increasing. After years of development，China has made a leading international advantage in the field of electric power，and can provide more safe and stable electricity for the public. After decades of technology accumulation，wind power generation has been gradually presented to the public，which can generate higher quality electricity at a lower cost and greatly reduce the damage to the environment. Wind power is a kind of clean and renewable energy，which can be combined with energy storage technology to play a greater role in practical applications. The paper will explain the principle and characteristics of energy storage technology，and describe the application prospect of energy storage technology in wind power generation. Keywords：energy storage technology；wind power generation；application 随着我国对环境的保护不断重视，国家对新能源的研究投入也越来越大，并且提出了新能源振兴计划，其中风力发电因其污染小、可再生性强等特点尤其被大家关注。风力发电涉及到多方面的专业技术，要将储能技术引入到风力发电系统中，以此来更好的提高电能的质量。当前风力发电已经获得了一些应用，并且正朝着提高风电场输出功率的方向发展，预计在2020年左右，风力发电将会在我国总体发电容量中占有较大的份额。 1 储能技术的分类和特性 1.1 飞轮储能系统 飞轮储能的主要原理是利用电动機带动飞轮高速旋转，将电能转化成动能储存起来，在需要的时候再用飞轮带动发电机发电的储能方式。目前通过超导磁悬浮技术能够有效降低损耗，采用复合材料能够提高储能密度，降低系统体积和重量。飞轮储能系统中需要使用到许多性能优秀的材料技术以及电力电子变流技术，在实际应用中能量转化过程有所消耗，最终使得整个飞轮储能系统的转化效率一般在90%左右。这种储能系统具有无污染、充放电次数无限以及维修便利的优势，已经得到了很多应用。在后来的研究中发现，在飞轮储能系统中使用积木

浅谈风力发电技术的现状及发展前景 摘要：主要介绍了风力发电机的主要组成、种类、我国风力资源的分布情况、发展前景、风力发电的优越性，以及我国风力发电亟待解决的问题。 关键词：风力发电；资源分布；风机的分类；发展前景 风能是一种可再生的清洁能源，近30年来，国际上在风能的利用方面，无论是理论研究还是应用研究都取得了重大进步。风力发电技术日臻完善，并网型风力发电机单机额定功率最大已经到5MW，叶轮直径达到126m。今后，国内外风力发电技术和产业的发展速度将明显加快。 1 风力发电机的主要组成 1.1 小型风力发电机 小型水平轴风力机主要组成部分有：风轮、发电机、塔架、调向机构、蓄能系统、逆变器等。 （1）风轮 风轮是风力机从风中吸收能量的部件，其作用是把空气流动的动能转变为风轮旋转的机械能。水平轴风力发电机的风轮是由1~3个叶片组成的。叶片的结构形式多样，材料因风力机型号和功率大小而定，如木心外蒙玻璃钢叶片、玻璃纤维增强塑料树脂叶片等。 （2）发电机 在风力发电机中，已采用的发电机有3种，即直流发电机、同步交流发电机和异步交流发电机。小型风力发电机多采用同步或异步交流发电机，发出的交流电通过整流装置转换成直流电。 （3）塔架 塔架用于支撑发电机和调向机构等。因风速随离地面的高度增加而增加，塔架越高，风轮单位面积捕捉的风能越多，但造价、安装费等也随之加大。 （4）调向机构 垂直轴风力机可接受任何方向吹来的风，因此不需要调向机构。对于水平轴风力机，为了得到最高的风能利用效率，应用风轮的旋转面经常对准风向，需要对风装置。常用的调向机构主要有尾舵、舵轮、电动对风装置。 （5）限速机构 当风速高于风力机的设计风速时，为了防止叶片损坏，需要对风轮转速进行控制。 （6）贮能装置 贮能装置对独立运行的小型风力机是十分重要的。其贮能方式有热能贮能、化学能贮存。 （7）逆变器 用于将直流电转换为交流电，以满足交流电气设备用电的要求。 1.2 大型风力发电机组 大型风力发电机组由两大部分组成：气动机械部分和电气部分。气动机械部分包括风轮、低速轴、增速齿轮箱、高速轴，其功能是驱动发电机转子，将风能转换为机械能。电气部分包括异步发电机、电力电子变频器、变压器和电网，其功能是将机械能转换为频率恒定的电能。近年来，又研制成功了直驱式变速恒频风力发电机组（无增速齿轮箱）。 2 风力发电机的种类

小型家用风力发电市场可行性报告 1．过去 八十年代中后期，我国的小型风力发电机形成了规模化生产的能力，在内蒙古等偏远地区推广中小型风力发电机近二十万台， 中小型风力发电机所面对的自然环境极为恶劣，由于风受地面粗糙度和障碍物的影响很大，离地面高度越高，风速越稳定。而中小型风机受安装高度限制，而且不能远离用电者居住的地方，所以中小型风机是工作在风的紊流区域，风速风向的无规则频繁变化对风机的破坏性很大。 中小型风力发电机所能提供的能源有限，考虑到单位功率成本的因素，好的材料和先进的控制技术无法采用，可选择的材料和技术手段有限。长期以来，我国的小风机研制缺乏对小风机使用环境的研究，比较注重风机的性能测试数据，缺乏对风机在不同环境下进行运行考核的要求。 虽然我国的小型风力发电机技术标准做了调整和修改，但在对小风机的产品要求上还是按八十年代所订的风机标准来要求，一个最显著的特点就是要求风机的额定风速在6～8m/s，这是极不合理的。因为小型风力发电机受技术手段的限制，只能采用定浆距叶片，当风速大于额定风速时，风机的限速机构必须开始动作，否则就可能会烧毁发电机。风机限速后，输出功率急速下降，从而大大缩小了风机的有效工作风速范围。 以年平均风速4～5m/s的地区为例（这也是我国西北部偏远地区较普遍的风资源条件），下图为该地区全年风速的时表分布图和风能密度分布图。 相对于国际上通行的做法（将风机的额定风速定在10～13m/s的范围以体现对风能利用最大化的原则），我国的小风机额定风速定得低，主要是希望风机的有效工作时间长，较长时间满足用户的用电需求。这种考虑是有局限性的。风能和太阳能一样，是随机性很强的能源，而且能量密度低，希望风力发电机在任何条件下都能满足用户的用电要求是不现实的，要尽可能满足用户的用电要求，最好的办法是采用风光互补发电系统，而不是降低风机的额定风速。 中小型风机的额定风速定得低，主要有以下几方面问题：1）降低了风机的利用率：风力发电机的效率本来就不高，如果我们再把风能的有效利用区域限得很窄，不利于对风能的充分利用。2）增加了风机的成本和技术难度：风能是随风速的三次方成正比的，额定风速定得低，同等功率下风机的成本要高很多（我国小风机的重量是国外同功率产品的3～5倍）。风机处于限速状态的机率大，时间长，相应的产生故障的机会大，产品生产的技术难度大。3）与国际上同类产品的技术要求不接轨，丧失了国际市场上进行产品竞争的能力：太阳能热水器、太阳能光伏都是按较高的光照强度来考核的，为什么中小型风机一定要按低风速来考核？这显然是不合理的，这对中小型风机产业的发展不利。 此外，无论风力发电系统还是风光互补系统，都由控制系统和储能系统组成等配套产业组成，发电系统、控制系统、储能系统各自分家，是整合后系统稳定性差的根本原因，也是目前改行业的技术壁垒。使最终用户衡量考察中小型风力发电及风光互补新能源发电技术产生误差。独立各个系统都是合格的，在各种恶劣的自然环境下一整合系统就是劣质的，不是控制系统不当就是储能系统和发电系统配比不适合等，体现在用户面前的不仅仅是单一发电系统的发电效率、低风速启动、低风速储能、抗大风保护等，还涉及到控制系统的智能控制、低

储能技术及其在现代电力系统中的应用 内容摘要 从电力系统安全高效运行的角度论述了电能存储技术的重要性，介绍了目前常用的几种储能技术的发展现状，指出了该领域当前的热点研究问题。 现代电力系统中的新问题 安全、优质、经济是对电力系统的基本要求。近年来，随着全球经济发展对电力需求的增长和电力企业市场化改革的推行，电力系统的运行和需求正在发生巨大的变化，一些新的矛盾日显突出，主要的问题有：①系统装机容量难以满足峰值负荷的需求。②现有电网在输电能力方面落后于用户的需求。③复杂大电网受到扰动后的安全稳定性问题日益突出。④用户对电能质量和供电可靠性的要求越来越高。⑤电力企业市场化促使用户则需要能量管理技术的支持。⑥必须考虑环境保护和政府政策因素对电力系统发展的影响。 2000年到2001年初，美国加州供电系统由于用电需求的增长超过电网的供电能力，出现了电力价格大范围波动以及多次停电事故；我国自2002年以来，已连续四年出现多个省市拉闸限电的状况；在世界上的其他国家和地区，也不同程度地出现了电力供应短缺的现象。系统供电能力，尤其是在输电能力和调峰发电方面的发展已经落后于用电需求的增长，估计这种状况还会在一段时间内长期存在，对电力系统的安全运行将带来潜在的威胁。 加强电网建设（新建输电线路和常规发电厂），努力提高电网输送功率的能力，可以保证在满足系统安全稳定运行的前提下向用户可靠地输送电能。但是，由于经济、环境、技术以及政策等方面因素的制约，电网发展难以快速跟上用户负荷需求增长的步伐，同时电网在其规模化发展过程中不可避免地会在一段时间甚至长期存在结构上的不合理问题；另一方面，随着电力企业的重组，为了获取最大利益，企业通常首先选择的是尽可能提高设备利用率，而不是投资建设新的输电线路和发电厂。因此，单靠上述常规手段难以在短时间内有效地扭转电力供需不平衡的状况。 长期以来，世界各国电力系统一直遵循着一种大电网、大机组的发展方向，按照集中输配电模式运行。在这种运行模式下，输电网相当于一个电能集中容器，系统中所有发电厂向该容器注入电能，用户通过配电网络从该容器中取用电能。对于这种集中式输配电模式，由于互联大系统中的电力负荷与区域交换功率的连续增长，远距离大容量输送电能不可避免，这在很大程度上增加了电力系统运行的复杂程度，降低了系统运行的安全性。 目前，电力系统还缺乏高效的有功功率调节方法和设备，当前采用的主要方法是发电机容量备用（包括旋转备用和冷备用），这使得有功功率调控点很难完全按系统稳定和经济运行的要求布置。某些情况下，即使系统有充足的备用容量，如果电网发生故障导致输电能力下降，而备用机组又远离负荷中心，备用容量的电力就难以及时输送到负荷中心，无法保证系统的稳定性。因此，在传统电力系统中，当系统中出现故障或者大扰动时，同步发电机并不总是能够足够快地响应该扰动以保持系统功率平衡和稳定，这时只能依靠切负荷或者切除发电机来维持系统的稳定。但是，在大电网互联的模式下，局部的扰动可能会造成对整个电网稳定运行的极大冲击，严重时会发生系统连锁性故障甚至系统崩溃。美国和加拿大2003年8月14日发生的大停电事故就是一个惨痛的教训。如果具有有效的有功和无功控制手段，快速地平衡掉系统中由于事故产生的不平衡功率，就有可能减小甚至消除系统受到扰动时对电网的冲击。 在现代电力系统中，用户对于电能质量和供电可靠性的要求越来越高。冲击过电压、电压凹陷、电压闪变与波动以及谐波电压畸变都不同程度地威胁着用户设备特别是敏感性负荷的正常运行。电力市场化的推行也促使电力供应商和用户一起共同寻求新的能量管理技术支

风能与储能技术 风电是我国唯一已经被大规模开发利用的可再生能源。2010年底，我国风电装机总容量达到4473.3万千瓦，超过美国成为世界第一，风电并网容量也达到了2956万千瓦，十二五末总装机容量达到1亿千瓦。但是由于风力发电固有的间歇性和波动性，风电大规模接入电网必然会使电网的可靠性降低，从而影响电网的调度和运行方式，现阶段的情况是风电场的建设速度已经超出了电网的接受能力，出现了一些风电场弃风，因此如何让电网大规模的接受风电成为我国风电发展的关键因素。使用储能技术以抵消风电的间歇性与波动性是一种有效的方法。 一、能源发展趋势 人类的能源利用从最初的薪柴时代到后来的煤炭时代，再到现在的油气时代的演变，总量不断增长，同时能源结构也在不断变化。而每次生产力的巨大飞跃都和是能源的变迁离不开，可以说能源极大地推动了人类经济社会的发展。但是，伴随着人口的剧烈增长，而传统的化石能源是有限的，以至于现在人类经济和社会发展受能源的制约越来越明显。众所周知，我们现在消耗的，主要是地球上千万年来存储下来的化石能源，是不可再生的能源，而且正面临耗竭的危机，下图是传统化石能源开发利用的年限,由图1可以看出油气的使用年限为40-60年。 图1 BP 2011世界化石能源开采年限统计 如今谁也无法否认高油价时代已经到来，而传统化石能源给中国带来的污染问题更已让中国经济的发展蒙上了另一层阴影。中国经济如果无法摆脱高能耗高

污染的惯性，那么未来之路将充满变数。正是在这样的背景下，通过风能、生物 质能、太阳能等绿色能源来解决问题已成为中国经济发展不可避免的现实，同时 国家也在加快智能电网建设。 二、新能源发展迅速 相比与传统的化石能源，新能源具有绿色无污染的特点，所以世界各国都在 大力发展清洁的新能源技术。特别是近年来新能源的发展十分迅速。 来自《BP2011世界能源统计年鉴》的信息表明，2010年世界消费的能源强 劲增长，其中新能源较常规化石能源更是实现了大幅增长，生物燃料增长了 13.8%，，风能发电量持续强劲增长（+22.7%），而风能增长由中国和美国带动， 两者风能发电量增长总和差不多占全球增长的70%，在此带动下用于发电的可再 生能源总体增长15.5%，如下图2，这些类型的可再生能源占全球能源消费的比 例从2000年的0.6%上升至1.8%。 图2 2010年世界消费的各种能源增长率 三、风能 当前全球风电发展迅速，据资料显示，全球风电总装机自1997年至2008 年，年均增长30%，而中国同期增长更快，约50%（表1），尤其是近期，增长 更快，仅仅内蒙地区，2010年底总装机量就达到1000万千瓦。 表1 1997-2008全球和中国风电装机容量演变表（单位GW） 年份1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 全球总装机容量7.6 10.2 13.6 17.4 23.9 31.1 39.4 47.6 59.1 74.2 93.9 120.8 新装机容量 1.5 2.5 3.4 3.8 6.5 7.3 8.1 8.2 11.5 15.2 19.9 27.1 中国 总装机容量0.17 0.22 0.27 0.34 0.10 0.47 0.67 0.76 1.26 2.6 5.9 12.21 新装机容量0.11 0.06 0.04 0.08 0.06 0.07 0.19 0.20 0.50 1.34 3.30 3.6 作为风力发电行业最权威的中文媒体期刊《风能世界》杂志预测：到2020 年风能将成为世界最重要的能源力量。

第1章 离网风力发电系统的技术特点和运行条件 15 取决于它的设计是配合强风地带（配较大型发电机），还是配合弱风地带（配较小型发电机）。 发电机的额定输出功率是指发电机在额定转速下输出的功率。由于风速不是一个稳定值，因而发电机转速会随风速而变化，因此输出功率也会随风速变化。当实际风速低于设计风速时，发电机的实际输出功率将达不到额定值；当风速高于设计风速时，实际输出功率将高于额定值。当然，由于风力发电机的限速和调速装置及发电机本身设计参数的限制，发电机的输出功率不会无限增大，只能在某一范围内变动。 在风速很低的时候，风力机的风轮会保持不动。当到达切入风速时（通常为3～4m/s ），风轮开始旋转并牵引发电机开始发电。随着风力越来越强，输出功率会增加。当风速达到额定风速时，风力发电机会输出额定功率。之后输出功率会保持大致不变。当风速进一步增加，达到切出风速的时候，风力机会制动，不再输出功率，以免损坏。 风力发电机的性能可以用功率曲线来描述，如图1-4所示。功率曲线显示了在不同风速下（切入风速到切出风速）风力发电机的输出功率。为特定地点选取合适的风力发电机，一般方法是采用风力发电机的功率曲线和该地点的风力资料进行发电量估算。 图1-4 风力发电机功率曲线 3．风力发电机组的保护功能 风力发电机组应具备的保护功能或装置有：偏航、反向电磁制动、折翼保护、泄荷器。风力发电机的运行及保护需要一个全自动控制系统，它必须能控制自动启动、叶片桨矩的调节（在变桨矩风力发电机上）及在正常和非正常情况下停机。除了控制功能，还应具有监控功能，以提供运行状态、风速、风向等信息。该系统是以计算机为基础，除了小的风力发电机外，其控制及监测还可以远程进行。控制系统具有的主要功能如下。 ① 顺序控制启动、停机以及报警和运行信号的监测。 ② 偏航系统的低速闭环控制。 ③ 桨矩装置（如果是变桨矩风力发电机）快速闭环控制。 ④ 与风电场控制器或远程计算机的数据通信。 风力发电机的控制系统应能在恶劣的条件下，根据风速、风向对系统加以控制，使其在稳定的电压和频率下运行，并监视齿轮箱和发电机的运行温度、液压系统的油压，对出现的任何异常进行报警，必要时自动停机。 1.1.4 小型风力发电系统的技术特点 一般把发电功率在10kW 级及以下的风力发电机称作小型风力发电机。小型风力发电机

家用小型风力发电机的功能介绍 一，小型风力发电机的使用条件 小型风力发电机一般应在风力资源较丰富的地区使用。即年平均风速在3m／s以上，全年3-20m／s有效风速累计时数3000h以上；全年3-20m／s 平均有效风能密度lOOW／m2以上。在选择使用风力发电机时，要做到心中有数，避免盲目性，这样才能充分地利用当地的风力资源，最大限度地发挥风力发电机的效率，取得较高的经济效益。 应该指出的是，在风力资源丰富地区，最好选择风机额定设计风速与当地最佳设计风速相吻合的风力发电机。如能做到这一点无论是从风力机的选择上，还是利用风力资源的经济意义上都有重要的意义。风洞试验证明，风轮的转换功率与风速的立方成正比，也就是说，风速对功率影响最大。例如，在当地最佳设计风速为 6m／s的地区，安装一台额定设计风速为8m／s的风力发电机，结果其年额定输出功率只达到原设计输出功率的42％，也就是说，风力发电机额定输出功率较设计值降低了58%。若选用的风力发电机额定设计风速越高，那么其额定功率输出的效果就越加不理想。但也必须指出，风力发电机额定设计风速偏低，其风轮直径、电机相对要增大，整机造价相应也就加大．从制造和产品的经济意义上考虑都是不合算的。 二，小型风力发电执使用的一般要求 目前，小型风力发电机都采用蓄电池贮能，家用电器的用电都由蓄电池提供。所以，用电时总的原则是，蓄电池放电后能及时由风力发电机给以补充。也就是说，蓄电池充入的电量和用电器所需消耗的电量要大致相等(一般以日计算)。下面举一例说明这一问题：某地区使用了一台风力发电机，额定风速输出功率为IOOW, 假设，该地区某日相当于额定风速的风力吹刮时数连续为4h，则该风机日输出并贮存到蓄电池里的能量为400Wh。考虑到铅蓄电池的转换效率为70%，则用户用电器实际可利用的能量280Wh。如果该用户使用的电器有： (1)15W灯泡两只，使用4h，耗能为120Wh； (Z)35W电视机一台，使用3h，耗能为105Wh； (3)15W收录机一台，使用4h，耗能为60Wh。 以上总耗能为285Wh。 这样，用电器日总耗能比风力发电机所能提供的能量超出了5Wh，也就是出现了所谓的“入不付出”用电；这种入不付出的用电，将会使蓄电池处在亏电的状态下工作。如果经常长时间地这么用电，将会使蓄电池严重亏电而损坏，缩短其使用寿命。 上例，是假定风力发电机在额定风速状击下的用电情况，而实际上，由于风的多变性，间歇性，风既有大小的不同(风速)又有吹刮时间长短的不同(风频)。所以，在使用用电器时要做到风况好时可适当多用电，风况差时少用电。这就需要用户在使用时认真总结经验。 另外，有条件的地区和用户可备一台千瓦级的柴油发电机组，当风况差的时候给蓄电池补充充电，做到蓄电池不间断地供电。 三，小型风力发电机的合理配套 小型风力发电机发出的电能首先经过蓄电池贮存起来，然后再由蓄电池向用电器供电。所以，必须认真科学地考虑，风力发电机功率与蓄电池容量的合理匹配和静风期贮能等问题。目前，小型风力发电机与蓄电池容量一般都是按照输入和输出相等，或输入大于输出的原则进行匹配的。即：100W风力发电机匹配120Ah蓄电池(60Ah2块)；200W风力发电机匹配120-180Ah蓄电池(60或90Ah2 块)；300W风力发电机匹配240Ah蓄电(120Ah2块)；750W 风力发电机匹配240Ah蓄电池(120Ah2块)；1000W风力发电机匹配 360Ah蓄电池（120Ah3块）。

2007.01 Renewable Energy Industry 51 风能是一种可再生的清洁能源。近３０年来，国际上在风能的利用方面，无论是理论研究还是应用研究都取得了重大进步。风力发电技术日臻完善，并网型风力发电机单机额定功率最大已经到５ＭＷ，叶轮直径达到１２６ｍ。截止２００５年世界装机容量已达５８，９８２ＭＷ，风力发电量占全球电量的１％。中国成为亚洲风电产业发展的主要推动者之一，其总装机容量居世界第８位，２００５年新增装机容量居世界第６位。今后，国内外风力发电技术和产业的发展速度将明显加快。 １　引 言 风是最常见的自然现象之一，是太阳对地球表面不均衡加热而引起的“空气流动”，流动空气具有的动能称之为风能。因此，风能是一种广义的太阳能。据世界气象组织（ＷＭＯ）和中国气象局气象科学研究院分析，地球上可利用的风能资源为２００亿ｋＷ，是地球上可利用水能的２０倍。中国陆地１０ｍ高度层可利用的风能为２．５３亿ｋＷ，海上可利用的风能是陆地上的３倍，５０ｍ高度层可利用的风能是１０ｍ高度层的２倍，风能资源非常丰富。 风能是一种技术比较成熟、很有开发利用前景的可再生能源之一［１］。风能的利用方式不仅有风力发电、风力提水，而且还有风力致热、风帆助航等。因此，开发利用风能对世界各国科技工作者具有极强的魅力，从而唤起了世界众多的科学家致力于风能利用方面的研究。在本文中，将对国内外风力发电技术的现状和发展趋势进行论述。 ２　风力发电基本知识 ２．１　风能的计算公式 空气运动具有动能。风能是指风所具有的动能。如果风力发电机叶轮的断面积为Ａ，则当风速为Ｖ的风流 经叶轮时，单位时间风传递给叶轮的风能为 其中：单位时间质量流量ｍ＝ρ ＡＶ 在实际中，式中： ＰＷ—每秒空气流过风力发电机叶轮断面面积的风能，即风能功率，Ｗ； Ｃｐ—叶轮的风能利用系数； ?ｍ—齿轮箱和传动系统的机械效率，一般为０．８０—０． ９５，直驱式风力发电机为１．０；?ｅ—发电机效率，一般为０．７０—０．９８；?—空气密度，ｋｇ／ｍ３； Ａ—风力发电机叶轮旋转一周所扫过的面积，ｍ２； Ｖ—风速，ｍ／ｓ。 田 德 （内蒙古农业大学新能源技术研究所，呼和浩特　０１００１８） 国内外风力发电技术 的现状与发展趋势

民用小型风力发电机宣传语 广告语，民用小型风力发电机宣传语 1、随风而动，绿色银凤！ 2、做绿色能源，服务人类社会。 3、银风能源，世界动力。 4、银风风车，迎风招展。 5、风能发电，倡导绿色消费，共筑和谐家园。 6、风能无限，电通四海。 7、银风发电，风光无限。 8、风随我动，自得“银”心。 9、银风能源，你我的绿色源泉。 10、银风，美的开始，科技的开始。 11、宁波银风能源，保卫我们唯一的家园。 12、银风发电，环保万年。 13、银风——让世界更宜人。 14、银风精神，由风推动！银风，秉承双赢之风。 15、长江之水，黄河之浪；银风能源，永远难忘！ 16、银风动力，风行天下。 17、宁波银风，让风为我聚能量 18、风力节能，银风先行。 19、银风进万家，家家顶刮刮。 20、银风新能源，21世纪的最佳选择。 21、银风，争做环保先锋！ 22、挖掘绿色能源，创享绿色生活。 23、银风吹又吹，能源绿又绿。 24、宁在心灵，波舞世界。银龙驿动，风随我行。 25、疾风之，电吹向世界。 26、民风动，世界动。环保世界，银风助力。

27、风动自然存——银风能源！ 28、绿色能源，环保无污染，就在银风能源。 29、银风科技，吹绿人间满眼春！ 30、银风旋转，能力无限。 31、银风，点亮万家灯火。 32、借银风，净四海，动八方。 33、银风所至，光明打开。 34、银风能源，环保源泉！ 35、借银风，护环境。 36、银风一展，电光闪闪！ 37、电煤河水可以做到的，银风同样可以做到。 38、万事具备，只欠银风！ 39、中国吹银风，世界添绿能。 40、银风到万家，发电无废渣！ 41、银风能源，风力无限！ 42、银风能源动力源，环保动力生活美。 43、绿色环保在银风。 44、风的事业，丰的收获！ 45、吹净世间烟尘，鼓起创业风帆。 46、自然，自创，自强。 47、只兴风，不作浪。 48、银风新能源，让世界轻松起跑。 49、风有多少能量，我们就有多少能量！ 50、引领洁能新风尚。 51、聚万物之源，开百业之能。 52、银风，“吹”向世界的洁净能源！ 53、任尔东南西北风，我自从容笑纳。 54、银风，引领世纪新能源。 55、银风给你能量和惊喜。

储能技术在风力发电系统中的应用综述 根据新能源振兴规划，预计到2020年我国风力装机容量将达到1.5亿kW，将超过电力总装机容量的10%。从电网运行的现实及大规模开发风电的长远利益考虑，提高风电场输出功率的可控性，是目前风力发电技术的重要发展方向。将储能技术引入风力发电系统能有效地抑制风电功率波动、平滑输出电压、提高电能质量，保证风力发电并网运行。 1、储能技术的分类 储能技术分为电磁储能、物理储能、电化学储能和热储能等4类，如图1所示。 超导储能 电磁储能 超级电容器储能 抽水储能 物理储能压缩空气储能 储能技术飞轮储能 氢储能 电化学储能液流电池铅酸电池 电池锂离子电池 热储能钠硫电池 图1. 储能技术的分类 1.1 超导储能技术 超导储能系统(SMES)利用超导体制成的线圈，将电网供电励磁产生的磁场能量储存起来，需要时再将储存的能量送回电网。 超导储能技术的优点是：○1、储能密度高约（108J/m3）且能长时间无损耗的储能，而蓄电池储能重复次数一般在千次以下；○2、能量的释放速度快，功率输送时无需能源形式的转换，响应速度快（ms 级），转换效率高（>96%），比容量（1~10kWh/kg）和比功率

（104~105kW/kg）大；○3、超导储能线圈的储能量与功率调节系统的容量，可独立的在大范围内选取。可调节电网电压、频率、有功和无功功率，实现与电力系统的实时大容量能量交换和功率补偿；○4、超导储能装置使用寿命长；○5、超导储能装置可不受地点限制，且维护简单、污染小。 与其他储能技术相比，超导储能仍很昂贵，除了超导体本身的费用外，维持系统低温导致的维修频率提高以及产生的费用也相当可观。 1.2 超级电容器储能技术 超级电容器（Supercapacitor）是一种新兴的储能元件，功率密度大、储能效率高、安装简易，能够适应不同的环境而无需维护，可以单独储能，可以与其它储能装置混合储能。超级电容器将能量以电场能的形式储存起来，当能量紧急缺乏或需要时，再将存储的能量通过控制单元释放出来，可以对系统起到瞬时功率补偿的作用，并可以在发电中断时作为备用源，以提高供电的稳定性和可靠性，实现电能的平衡、稳定控制口。 1.3 抽水蓄能 抽水蓄能装置（Pumped Hydro Storage）是指在电力负荷低谷期将水从下池水库抽到上池水库，将电能转化成重力势能储存起来，在电网负荷高峰期释放的能源储存方式。抽水蓄能是现在最成熟的储能技术，全球共有300 个超大抽水储能系统，虽然地理条件限制，绝大多数风电场不具备建抽水蓄能电站的条件，但是抽水储能仍是应用风电场的最好方案。 1.4 压缩空气储能(CAES) 压缩空气蓄能是利用电力系统负荷低谷时的剩余电量，由电动机带动空气压缩机，将空气压入作为储气室的密闭大容量地下洞穴，即将不可储存的电能转化成可储存的压缩空气的气压势能并贮存于贮气室中。当系统发电量不足时，将压缩空气经换热器与油或天然气混合燃烧，导入燃气轮机做功发电，满足系统调峰需要。 1.5 飞轮储能系统 飞轮储能单元是一种基于机电能量转换的储能装置，其基本工作原理是：飞轮储能(FESS)是一种机械储能方式，飞轮被放置在真空中，其基本原理是“充电”时将电能转换成飞轮运动的动能，并长期蓄存

风力发电系统中储能技术的研究 发表时间：2018-09-17T15:37:22.667Z 来源：《基层建设》2018年第25期作者：张亚云[导读] 摘要：在这个阶段，随着社会经济的不断发展，资源短缺问题越来越严重，新能源的发展已成为人们关注的焦点。 北京天润新能投资有限公司西北分公司新疆乌鲁木齐 830000 摘要：在这个阶段，随着社会经济的不断发展，资源短缺问题越来越严重，新能源的发展已成为人们关注的焦点。因此，很多国家都很早就开始探索新能源，取得了很好的效果。在风力发电方面，风电高度随机，风电来源缺乏稳定性。这是使用风力发电的瓶颈问题。为了解决风力不稳定问题，必须采用储能技术来提高风力发电的稳定性和可靠性。 关键词：风力发电、储能技术、研究 引言：风力发电是将风能作为大规模清洁能源的最有效方式，它不仅可以改善能源结构，而且可以减少对环境的污染，因此，在日益突出的环境问题上，风电技术也得到了迅速发展。随着发展，大型和大容量风电场已在全球范围内投入生产，对于风力发电系统，储能技术的重要作用主要体现在以下几个方面：一是提高风电系统的稳定性，解决风能资源稳定性差的问题；其次，风力发电系统的稳定运行可以保证整个电网系统的稳定性，确保电力输出的稳定性，可以提供大规模的能源支持。最后，储能技术还可以确保电力系统中存储足够的电力，为人们提供持续，稳定的电力支持。 1储能技术的分类 储能技术主要包括四大类：电磁储能，物理储能，电化学储能和热能储存，电磁能量存储包括超导能量存储和超级电容器能量存储。物理储能包括抽水蓄能，压缩空气储能和飞轮储能，电化学储能包括储氢，液流电池。 1.1 电磁储能。超导储能技术主要是利用超导体制成的线圈来储存电网励磁产生的磁场，并将储存的能量在正确的时间送回电网。超导储能技术具有能量储存密度高，长期无损储能，能够快速释放能量，能够在大范围内独立选择，使用寿命长的特点，超导储能装置不受位置限制维护简单，污染低。当然，超导储能技术的缺点在于其成本高昂，超级电容储能技术是一种新型的储能装置。具有功率密度大，储能效果好，安装方便等特点，它是免维护的，可以单独使用或与其他储能装置组合使用。 1.2 物理储能。抽水蓄能主要用于在电力负荷低负荷期将水从下水库泵送至上池水库，将电能转化为重力势能，并在电网高峰负荷期间释放能量。到目前为止，抽水蓄能技术已被应用于最为成熟，是风电场储能方案的最佳应用。压缩空气储能主要利用电力系统负荷低时的剩余电量来驱动空压机，将空气压入大容量封闭的地下溶洞，并将压缩空气转化为压力势能储存在储气室。飞轮储能系统属于机械能方法。它主要将电能转换成飞轮在“充电”期间的动能并存储。当需要电力时，飞轮的动能转化为电能。储能方式不适合风电场。但是，它可以快速抑制风力发电的快速波动，因此可以与其他储能系统结合使用。 1.3 电化学储能。电化学储能技术包括氢燃料电池，全钒液流电池，铅酸电池，锂离子电池和钠硫电池。当风能无法充分利用时，氢燃料电池将这些多余的能量转化为氢气用于储存。氢燃料电池将燃料的化学能直接转换成电能，全钒液流电池是液流电池发展的主流。该技术可以达到兆瓦级水平，因此主要用于大型风电场。铅酸蓄电池在储能技术上更加成熟，历史悠久。产品主要密封，免维护，储能容量可达20MW。与其他储能技术相比，铅酸蓄电池的制造成本更低，可靠性更高，能量密度适中，是电力系统中应用最广泛的蓄电池。锂离子电池是磷酸铁锂电池发展的主流，其成本较低，且环境小，因此风电的应用前景广阔。钠液流电池是当前报告的大容量蓄电池，具有良好的发展前景。 2风力发电的储能技术的研究现状 2.1低电压穿透能力在风电系统中的提高。风电技术中低压普及的发展一直是关键因素，对于系统稳定系统而言，这也是风力发电技术发展中的重要挑战之一。从两个级别的风力涡轮机和风力农场工作是一种改善低电压穿透的方法，有两种方法可以提高风机工作水平低压的渗透率：首先，改进控制方法，其优点是不需要添加其他附加设备，因此该方案实施起来更简单；缺点是电网故障引起的暂态能量不平衡，改进后的方案不能从根本上解决瞬时能量不平衡问题，难以达到预期的效果。其次，添加硬件设备。优点是有很多方法来实现这种方法；缺点是附加成本会显着增加。增加硬件设备是风电场故障穿越能力的有效方法。 2.2平衡抑制风力发电产生功率的波动。风电出力波动是电网稳定，电能质量和经济动员的根本原因之一，因此，在使风力发电系统发挥作用的情况下，需要将不确定风速的变化对风力发电系统的输出的影响抑制为最小限度，并且控制风力发电的输出的功率的变化通过合理引入ESS并制定相应的控制策略。为了达到上述目的。通过大量的研究，可以看出，对于风电的波动，ESS可以用来稳定风电机组和风电场的风电波动。从其独立的角度来看，超级电容器与风力发电系统中的独立DC并行使用。在母线上，为抑制风电机组功率的波动，采用模糊理论对现象进行调节和控制。通过实验验证，风力发电系统中风力涡轮机的预测可能在很大程度上干扰了拟议策略的实际控制结果。风力发电系统中的大型风电场的单个单元受到塔阴影效应和尾流效应的影响。预测风力发电机的输出量非常困难，实际实施起来非常困难。因此，在风电场层面，在上述中，在用于存储能量的装置中，选择并联连接的方法以连接到DC总线，同时，该方法通过测试和检验是可行的。 3储能技术在风力发电系统中的应用 3.1储能设备的接入。储能技术在风力发电系统中的应用，可以提高整个系统的稳定性，降低电力公司的投资成本，为公司带来更大的经济效益，为此，我们必须积极开发和应用有效的储能技术。如果要采用储能技术，首先要连接储能设备，使储能设备成为风电系统的重要组成部分。在获取之前，要充分了解当地风资源的特点，必须明确电力公司自身的情况和条件，根据实际需要选择不同的储能装置，以预留多余的风资源，提高稳定性的电力系统，风资源不足时投入使用，实现电能的稳定输出。 对于风力发电系统的储能技术，可根据结构形式的差异对储能技术进行合理分类。具体而言，根据不同的储能结构，储能技术可分为分布式和集中式两种。首先，分布式储能设备安装在风力涡轮机的位置，每台发电机安装储能设备以确保稳定供电。虽然这种方法能够有效提高供电质量和水平，但也存在一些不可避免的缺陷：但是，使用这种技术会增加能源的能量，必须使用先进的转换器和储能装置来满足需求，许多电力公司在这方面不具备条件，这也限制了这项技术的进一步推广。 3.2分布式储能技术的应用。在风力发电系统中，存在直流环节，如果您想使用分布式储能技术，则需要连接直流母线和电容。如果风力不够，可以使用储能设备补充直流母线和直流侧变速器的功率，然后通过变流器传输到电网，从而提高系统的稳定性。如果风电上升，剩余的能源也可以送到直流侧，这些电能可以传输到储能装置，充分利用电能资源。

林内小型风力发电机风叶的设计 摘要：随着国民经济的持续发展，能源危机的阴影正日益困扰着人类的生产和生活，因此人们开始把目光风能这个取之不尽、用之不竭的清洁能源，若风力发电机跟森林中的监测传感器配合，则能有效利用自然资源，实现可持续发展。本文就林内小型风力发电机叶片原有的基础上进行优缺点分析，总结国内外风力发电机的发展和现状。 前言 本人毕业设计题目为《林内小型风力发电机叶片部件的设计》，主要针对垂直轴风力发电机叶片部件的设计进行研究，对现有风力发电机的叶片发展历史进行总结分析，探索其优越性和可行性。本文主要查询了2000年以来的有关小型风力发电文献期刊。 主体 风力发电机分为水平轴风机和垂直轴风机。 水平轴风机最为典型的代表是3个叶片的荷兰风车，也是目前阶段技术最成熟，应用最广泛，占据主流市场的产品。水平轴风机主要包括叶片技术、发电机和传动技术、并网技术三大部分。其中叶片技术是其核心部分，叶片除了靠叶素理论计算和设计外，还要靠经验对计算值进行修正，对操作人员的技术要求十分高。而我国是从20世纪80年代后期才涉足风力发电这一新兴行业，技术远远落后与世界发展水平，其研究主要是引进、吸收、消化叶片设计技术，没有自己的独立成果。到2006年底，中国进入或正在进入大型风机市场的厂商已超过20家1 ，从企业数量上看，中国的企业数量超过了全世界风机厂商数量的一倍以上，但均缺乏叶片这一核心技术的独创性。 垂直轴风机，即转轴垂直于地面的风机，其历史可以追溯到几千年前，人们利用垂直轴风车进行提水。而垂直轴风力发电机的发明则要比水平轴的晚很多，知道20世纪20年代才开始出现。由于人们普遍认为垂直轴风轮的尖速比不可能大于1，风能利用率低于水平轴风力发电机，因而导致垂直轴风机长期得不到重视。然而，随着科技日新月异和人类认识水平的不断提高，人们逐渐意识到垂直轴风机的尖速比不能大于1只适用于阻力型风机，而升力型风机的尖速比甚至可以达到6，并且其风能利用率也不低于水平轴，于是越来越多的人认识到垂直轴风机的发展前景，并大大提高了其研发技术，取得了突破性进展。 垂直轴风力发电机呈H型，与水平轴风力发电机相比较，其优越性体现在：设计方法先进，风能利用率高，启动风速低，无噪音；除了在风电场应用以外，还可以充分利用大型建筑物的集风作用和大型建筑物顶层的空间、高度，建造风电大楼和零能耗大楼；城市公共照明和高速公路亦可以通过风、光互补方式大量应用风力发电机；具有风资源条件的企事业单