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1、高原地区风力发电的现状与思考N0.12.2009北京电力高等专科学校BeUingElectricPowerCollege电气工程研究与应用圃高原地区风力发电的现状与思考王4i4-~(中国水利电力物资有限公司,北京10nO45)摘要:在各项技术日益发展的今天,-q-qr]越来越渴望利用清洁,无污染的能源.风力发电作为低污染,低消耗能源.被越来越多的人所研究,并加以利用.在我国西北和高原地区,一方面因为环境,技术条件相对滞后,另一方面又有丰富的风能资源,对高原地区的风力发电研究就更具备现实意义.然而,由于高原地区特定的地理和气候环境,其风力发电的情况与全国多数平原地区有不同之处.本文从
2、我国高原地区风力发电现状进行分析,并对现在高原地区风力发电的问题提出一些思考.关键词:高原;风力发电;温度;气压;雷暴中图分类号:C64文献标识码:A文章编号:1009—0118(2009)一12删_0l一,风力发电的功用性和原理白20世纪70年代末以来,随着世界各国对环境保护,能源短缺及节能等问题的关注,大规模利用风力发电来减少空气污染,减少有害气体的排放量.风力发电在芬兰,丹麦等国家很流行;我国也在西部地区大力提倡.小型风力发电系统效率很高,但它不是只由一个发电机头组成的,而是一个有一定科技含量的小系统:风力发电机+充电器+数字逆变器.风力发电机由机头,转体,尾翼,叶片组成.每
3、一部分都很重要,各部分功能为:叶片用来接受风力并通过机头转为电能;尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能;转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能;机头的转子是永磁体,定子绕组切割磁力线产生电能.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,须经整流器整流,再对蓄电池充电,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,把蓄电池里的化学能转变成交流220V市电,才能保证稳定使用.二,高原特殊的地理条件对风力发电的影响(一)温度.风力发电机组的零部件受低温的影响是不同的.传动系统中的齿轮箱,主轴等主要部件承受冲击载荷,这类零部件须重点防止低
4、温时的脆性断裂,因此应该采取适当的热处理方法,表而冷作硬化工艺和提高材料及零件表面加工质量等措施,提高机件的抗频繁冲击能力.另外,避免机组在风速较高和低温情况下频繁投切启动,紧急制动等产生较大的冲击载荷的操作,也是很关键的.机舱底板和塔架等承受循环载荷的大型焊接构件,在高寒环境温度下存在低温疲劳问题.(二)气压.气压与海拔关系密切.在地球引力的作用下,空气依附在地球剧围并形成大气压空气在地球引力的作用下,具有一定的质量,离地球表面越远(即海拔越高),气压越低在同一高度上的大气压又随地理纬度的增加而降低,在1km～5kin范围内,递减率一般为10kPa/km.随着海拔的增加,大气压力
5、下降,空气稀薄,空气中含氧量也随之减少.在高原地区,由于这种气压状况,风力发电的运行和顺利实施都会受影响,内耗也会增大.(三)雷雨暴雨天气.西藏地区积雨云成雷率高,是全国比例最高的,同我国华南积雨云比较,它们在成雷率上十分相似.在积雨云巾,水滴不断碰撞分裂,产生正负电荷,并各自不断聚集.若云层间或云和大地之间的电位差达到一定程度时,即发生猛烈的放电现象(电),在放电的路径,空气强烈增热,体积骤然膨胀,发生爆炸声(雷声).强烈雷暴有时会毁坏建筑物和击毙人畜,因此也常常会损坏风力发电设施.(四)高海拔.青藏高原海拔高,空气稀薄,发电机容易发生电晕现象,因此对风力发电机的定子绕组,转子绕
6、组的绝缘要求高,必须进行防晕处理,才能满足在高海拔地区的运行要求.为了各种电气设备的安全运行,箱式变压器内的各高,低压电气设备及变压器必须采用高原型产品,它们之问的安全净距需要用海拔修正系数予以修正,因此变压器箱体尺寸比一般变压器要大.当海拔高度大于1000m时,风电场升压站的屋内配电装置和外配电装置的各种安全净距需要进行修正,因此风电场升压站的占地面积较平原地区大,而且各电气设备都必须采用高原型产品.三,减少风力发电阻碍的措施(一)解决大气温度变化对风电机组影响的办法.1,采用主动失速型定桨距风力发电机组.使用主动失速的风力机时,将桨叶节距推进到可获得最大功率位置:当风力发电机组
7、超过额定功率后,桨叶节距主动向失速方向调节,将功率调整到额定值.南于功率曲线在失速范围的变化率比失速前低得多,控制相对容易,输出功率将更平稳.2,采用变桨距风力发电机组.对变桨距风力发电机组,南于其桨叶节距角是根据发电机输出功率的反馈信号来控制,不受气流密度变化的影响.无沦是温度变化还是海拔引起空气密度变化,变桨距系统都能通过调整叶片角度,获得额定功率输出.例如,西藏地区气候变化急剧,温差幅度较大.除喜马拉雅山南坡外,其余各地都有不同程度的霜冻,藏北高原最为严重,无霜
