家庭小型风力发电机设计

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1、第1章绪论1.1风力发电概述能源是现代社会和经济发展的基础。远期，能源工业面临矿物资源枯竭的问题；近期，能源工业面临全球环境污染的压力。自1973年发生石油危机以来，世界各国都在寻求替代化石燃料的能源，投入大量的经费进行研究开发。因此推动了太阳能、风能等可再生能源的发展，成为近期内最有大规模开发利用前景的可再生能源。随着经济全球化与人口的不断增长，能源需求日益增加，人类正面临着能源利用和环境保护两方面的压力。一方面，煤炭、石油和天然气等化石燃料的储量由于二十世纪下半叶的无节制开采而日趋匾乏和枯蝎;另一方面，

2、大量使用化石燃料对自然环境产生严重的污染和破坏。以煤炭、天然气、石油、水利和核物质为原料或资源的传统电力开发造成了大量的环境负担，如环境污染、酸雨、气候异常、放射性废物处理、石油泄露等等。而以风能为资源的电力开发对环境的影响则十分微小，具有显著的环境友好特性，是典型的清洁能源。在四级风区（每小时2021.4公理），一座750千瓦的风电机，平均每年可以替代热电厂1179吨的二氧化碳、6.9吨的二氧化硫和4.3吨的排放。能源与环境成为当今世界所面临的两大重要课题。因此，能否解决好能源供应与环境保护之间的矛盾，

3、已经成为国民经济可持续发展的重要决定因素。人类正在努力寻求清洁、高效、可以再生的能源来代替对石油、煤炭等常规能源的依赖。可再生能源大都直接或间接的来自太阳，包括太阳能、风能、水能、生物质能和地热能等，是洁净能源，对环境不产生或很少产生污染。经过多年的发展，可再生能源己经开始在世界能源供应战略结构中占据一席之地，越来越受到各国政府的重视，其中尤以风能为甚。开发利用风力能源成为世界能源可持续发展战略的重要组成部分，成为大多数发达1国家和部分发展中国家21世纪能源发展战略的基本选择，而开发利用风能的最重要形式就是

4、风力发电。1.2世界风力发电现状及展望由于风力发电可以减少环境污染、调整电力工业结构、推进技术进步，因此在世界各国得到了广泛的开发和应用，近年来全世界风力发电均以每年超过30%的速度增长。自从1973年世界发生石油危机以来，美国、西欧等发达国家为寻求替代化石燃料的能源，投入大量经费，用新技术研制现代风力发电机组，80年代开始建立示范风电场，成为电网新的电源。到了90年代对环境保护的要求日益严格，特别是要兑现减排二氧化碳等温室效应气[8]体的承诺，风电的发展进一步受到鼓励。1.3我国风力发电的发展特点我国东南

5、沿海和山东、辽宁沿海及其岛屿、内蒙古北部、甘肃、新疆北部以及松花江下游等地区均属风能资源丰富区，有很好的开发利用条件。这些地区中很多地方常规能源贫乏，无电或严重缺电，尤其是新疆、内蒙古的大部分草原牧区以及沿海几千个岛屿，人口分散，电网难以通达，或无电力供应，或采用很贵的柴油发电。在上述地区，利用风力发电，以节约能源，改善环境，缓解电力供应紧张状况，具有重要的现实意义。另一方面，这几年我国的交通条件得到很大的改善，电网覆盖程度有了很大的提高，不少风能资源丰富地区己置于电网覆盖之下，这也为建设大型风电场提供了有

6、利的条件。上述情况决定了我国发展风电的特点是:(1)在风力资源丰富、电网通达的地区，风力发电则作为一种清洁的可再生能源，补充和逐步替代部分常规能源，缓解电力供应紧张的矛盾，提高当地的环境质量，所以应以发展大型风电场为主。2(2)在风力资源丰富或较丰富的边远无电、缺电地区，以发展小型或中型独立运行的风电系统(包括风力/柴油联合发电和风/光联合发电等)为主，利用风力发电解决边远地区的生活用电和部分生产用电。1.4小型风力发电系统在我国的应用前景我国从20世纪80年代初就把小型风力发电作为实现农村电气化的措施之一

7、，主要研制、开发和示范应用小型充电用风力发电机，供农民一家一户使用。目前，1kW以下的机组技术已经成熟并进行大量的推广。在电网不能通达的偏远地区，约60万居民利用风能实现电气化。截至1999年，我国累计生产小型风力发电机组18.57万台，居世界第一。随着我国风能市场的扩大和国家产业政策的调整,风能制造业逐渐进入高速发展期。具资料表明，在我国风能市场，已有十余家在国内建成了颇具规模的风力发电机厂。他们投资大，有的还拥有自己的风场，发展前景可观。但我国是一个发展中国家，一些边远地区的农牧民还未用上电。实践表明：

8、在一个较长的时期，小型风力发电机组在解决有风无电地区农牧民生活用电仍然是一条重要的途径。就是在有风有电地区，从长远考虑，发展小型风力机组对改善能源结构，保护生态平衡和充分利用资源等方面亦有积极的意义。国家计委提出的“光明工程”就为我国小型风力发电机组的发展创造了条件。因此继续发展小型发电机组仍有很大的潜力。3第2章风力发电机组的结构和原理2.1风力发电机原理：风力发电是一项成熟的廉价电力资源，它由三项永磁发电机、