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风能及新能源发电技术

风能及新能源发电技术. 陈堂贤 三峡大学 电气与新能源学院. 《 风能及新能源发电技术 》. 专业 课 、考试课. 电气与新能源学院. 陈堂贤 ( 副教授 ) 答疑 :D201-1. 课程的性质、目的与任务.

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风能及新能源发电技术

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Presentation Transcript

  1. 风能及新能源发电技术 陈堂贤 三峡大学 电气与新能源学院

  2. 《风能及新能源发电技术》 专业 课 、考试课 电气与新能源学院 陈堂贤 (副教授) 答疑:D201-1

  3. 课程的性质、目的与任务 本课程是电气工程及其自动化、自动化等专业的一门专业选修课。主要学习内容：新能源概论（现状、能源与环境、发展与展望）、风力发电技术（海上风电概述、风电动力学基础、风电控制技术、双馈风力发电矢量控制）、太阳能发电技术（青海海西太阳发电概述、太阳能辐射计算、太阳能发电技术基础、光伏发电系统设计）。本课程帮助学生学习和掌握能源利用技术的前沿动态，培养学生树立环境友好发电、分布式发电的良好意识，为以后从事相关的工作打下基础。

  4. 教学参考书： [1]朱永强主编 新能源与分布式发电技术2010.9第一版 北京：北京大学出版社 [2]王长贵.新能源发电技术.北京：中国电力出版社,2003. [3]孙云莲.新能源及分布式发电技术.北京：中国电力出版社，2009.10 [4]刘荣厚 新能源工程 北京：中国农业出版社 2006.10

  5. 考核说明： 平时成绩：主要是上课考勤记录、课堂练习、作业成绩。 考试成绩：闭卷考试、卷面100分，考试时间110分钟。 总评成绩：平时成绩（30%）+考试成绩（70%） 试题分计算题、写作题和简答题三种题型.解答应写出文字说明、演算步骤或推证过程。三种题型分数的百分比约为：计算题20%，写作题30%，简答题50%

  6. 海上风电概论内容提纲 • 海上风电的发展现状 • 海上风资源与相关政策 • 国内外海上风电机组的简介 • 海上风电存在的问题和发展展望

  7. 新能源电力系统国家重点实验室 • 1. 风电机组和风电场空气动力学问题 • 提高风能利用系数的风电机组和风电场空气动力学理论研究；多尺度风电机组和风电场空气动力学建模、验证与仿真理论和方法研究。 • 2. 基于仿生学原理的智能叶片研究 • 智能叶片翼型设计方法研究，翼型在风力机叶片上的优化布置技术研究；自适应叶片翼型气动性能预测技术、二维翼型气动数据三维效应修正技术研究；超长叶片气动外形、结构、材料一体化设计方法与技术研究；低风速翼型、叶片设计技术研究。

  8. 3. 融入超导原理的大容量风电机组设计研究 • 大型风电机组超导发电机冷却原理与技术研究；风电机组超导电机结构与工艺问题研究。超导型风电机组设计研究。 • 4. 漂浮式海上风电机组技术 • 大型漂浮式海上风电机组设计方法研究，大型漂浮式海上风电机组载荷建模方法和仿真技术研究；漂浮式风电机组多体动力学问题研究；漂浮式风电机组稳定性设计方法研究。

  9. 5. 风电机组智能控制技术 • 独立变桨距自适应PID和变增益控制技术研究，变速变距优化运行控制技术研究；风电机组独立变桨、载荷实时测量分析、激光雷达测速仪辅助控制等先进控制技术研究；新型传动调速技术研究；基于动态规划的风能转化效率优化方法研究。 • 6. 新概念风力发电设备 • 新结构、新材料、轻量化高效安全型新概念型风力风电设备设计技术研究；耐低温、防沙尘、抗灾害性大风、防盐雾及适合低风速、高海拔地区等各类风电设备研究。

  10. 7. 风电场动态特性 • （1）风电场流场空间和时间分布特性：基于计算流体动力学（CFD）的风电场流场高效模拟方法，包括地形和尾流的建模；风电场风速的时间分布特性，风速的统计模型。（2）风电机组全工况动态特性。（3）风电场电气系统动态特性。（4）风电场整体动态特性，风电场等效机组模型。 • 8. 风电场优化运行 • 风电场输出功率预测及其不确定性分析，新能源电力系统中风电场运行方式，风电场有功和无功调节，风电场场内优化调度。

  11. 9. 风电场设备状态诊断与健康管理 • 风电设备状态监测与诊断，风电设备健康管理，海上风电场维护管理。 • 10. 风电场设计与后评估 • 风能资源测量技术，风能资源评估理论，风电机组优化选型，风电场微观选址，风电场电气系统优化设计，风电场全生命周期技术经济评价，风电场后评估。

  12. 2010全球海上风电发展状况 英国和丹麦是世界上最大的两个海上风电市场，占全球海上风电的近75%。 中国凭借上海东海大桥的项目也跻身世界海上风电前十之列。

  13. 海上风电开发商 海上风电的开发商集中在欧洲，主要在丹麦和德国。

  14. 海上风电开发商 由上个表可以看出： 西门子、维斯塔斯的海上风电机组占全球的91%左右。 目前海上风电以2.3-3.6MW为主，占到80%以上。 而5MW风电机组目前只占5%左右。

  15. 我国海上风电的发展现状 我国近些年海上风电的发展状况 • 2007年11月，中海油基地集团在渤海绥中油田安装一台金风1.5WM直驱风电机组。 • 2009年10月，国电龙源在江苏如东潮间带东海实验风电场安装两台明阳1.5MW风电机组。 • 2010年6月，上海东海大桥风场34台华锐3MW海上风电机组全部并网运行。

  16. 我国海上风电的发展现状 • 我国海上风电与陆上风电不同的是：陆上风电是开发商和制造商一体招标，而海上风电是开发商、制造商和施工方三方一体招标。 • 目前已经有8个厂家54台机组吊装成功： 华锐3MW，金风1.5MW、2.5MW，上海电气2MW，明阳1.5MW、3MW（超紧凑型两叶片海上风电机组），海装风电2MW，三一电气2MW，联合动力1.5MW，远景能源1.5MW。

  17. 我国海上风电的发展现状 我国准备在欧洲发展的海上风电企业 • 湘电收购荷兰的达尔文公司之后，成功进入欧洲市场，目前5MW永磁直驱海上风电机组已经在荷兰并网发电并通过了荷兰国家能源研究中心风电机组试验测试。 • 华锐于2010年4月与希腊PPC电力公司签约，准备建立200-300MW风电场及一个海上风电场。

  18. 我国海上风电的招标 我国第一批海上风电的招标于去年10月公布。第一批风电招标在江苏，共100万千瓦： • 滨海近海30万千瓦，中标电价0.7370元/千瓦时 • 射阳近海30万千瓦，中标电价0.7047元/千瓦时 • 东台潮间带20万千瓦，中标电价0.6235元/千瓦时 • 大丰潮间带20万千瓦，中标电价0.6396元/千瓦时 第二批海上风电招标将在2012年4月进行，总容量约为150-200万千瓦。

  19. 我国海上风电的招标 第一批风电开发项目中标方案

  20. 海上风资源 我国海上风资源丰富，具备大规模发展海上风电的资源条件。 根据中国气象局风资源详查的初步成果： 5-25米深，50米高度风电可装机容量约2亿千瓦； 5-50米深，70米高度风电可装机容量约5亿千瓦；

  21. 我国风电标准体系 《海上风电开发建设管理暂行办法》 2010年1月22日发布 《海上风电开发建设管理暂行办法实施细则》 2011年7月15日发布 以上两个体系均由国家能源局和国家海洋局联合发布。

  22. 欧洲海上风电场电价政策

  23. 英国可再生能源政策 英国在促进可再生能源方面于2002 年实施了《可再生能源义务法令》和《可再生能源（苏格兰）法令》，并规定了英国可再生能源义务发电比例。

  24. 英国可再生能源政策 • 同时英国建立了配套的可再生能源电力交易制度和市场，每 1 MWh 合格的可再生能源电力作为一个计量单位，称为一个 ROC（可再生能源义务证书），可以在市场上进行交易。 • 英国每兆瓦海上风电发电可以取得2个“ROC”，而陆上风电只能取得一个。

  25. 英国可再生能源政策 2009年，英国政府公布了《英国低碳转型计划：气候与能源国家战略》白皮书，提出到2020年英国碳排放量在1990年的基础上减少34%的目标。为配合该计划实施，英国政府同时还发布了题为《英国可再生能源战略》的报告，作为实现《英国低碳转型计划》2020年碳排放目标的具体措施之一。

  26. 英国可再生能源政策 根据《英国可再生能源战略》提出的引导情景，英国2020年可再生能源技术示意图。其中风电占到近三分之一的比例。

  27. 德国可再生能源政策 • 2012年德国可再生能源法将引进新的电价政策：固定上网补贴电价体系。 • 最初电价：自试运行起12年内，150欧元/MWh。 • 对于2018年1月1日前开始试运行的风电机组，自试运行起8年内，运行商可选择适用190欧元/MWh。 • 电价最高支付期：20年，加试运行年限。

  28. 各国海上风电的政策 欧洲

  29. 各国海上风电的政策 亚洲

  30. 国外海上风电机组简介

  31. 国外海上风电机组简介 • 西门子（Siemens） 从1991年在丹麦开辟了世界上第一座海上风力发电场，到发布海上风力机SWT-3.6-107/120，西门子一直是海上风电市场的领军者。

  32. 国外海上风电机组简介

  33. 国外海上风电机组简介

  34. 国外海上风电机组简介 • 维斯塔斯（Vestas） 目前已经投入使用的海上风电机组是V112-3.0MW机型。

  35. 国外海上风电机组简介 技术参数

  36. 国外海上风电机组简介 • 歌美飒（Gamesa） 歌美飒已经设计、开发并生产出新一代风力发电机，即G128-4.5MW。

  37. 国外海上风电机组简介 歌美飒新机型的优点： • 单个变桨和多变量控制，是重量、载荷和噪声降到最低。 • 易于运输和安装的组合式叶片。 • 模块化设计，可以使可靠性最大化并简化装配和维护的流程。 • 永磁同步发电机和全变频器技术使得能满足最严格的电网规程要求。

  38. 国外海上风电机组简介 技术参数

  39. 国外海上风电机组简介

  40. 国外海上风电机组简介 • 瑞能（Repower）

  41. 国外海上风电机组简介 Repower6MW 技术参数

  42. 国外海上风电机组简介

  43. 国内海上风电机组简介

  44. 国内海上风电机组简介 • 华锐 最新的机型是SL6000海上机型，它SL6000海上机型开发基于华锐风电海上风电开发经验，采用成熟常规的齿轮传动和发电技术，保证高可靠性和经济性。 目前华锐正在研发10MW及以上超大机型。

  45. 国内海上风电机组简介 技术参数

  46. 国内海上风电机组简介 • 东方电气 双馈机型：3MW，5MW； 直驱机型：1.5MW，2.5MW； 半直驱机型：2MW，3MW； 正在研发中： 海上风电机组（6MW、8MW、10MW、12MW）； 2MW、5MW垂直轴风力发电机； 2MW、5MW高空风力发电机。

  47. 国内海上风电机组简介 5.5MW双馈机型风电机组参数

  48. 国内海上风电机组简介 • 海装风电 5MW海上风电机组的研制 国家科技支撑计划项目（主持单位：海装风电。参加单位：重庆大学、华北电力大学） 特点：高可靠性、可维护性好、电网适应型好； 采用标准化、系列化、模块化设计。

  49. 国内海上风电机组简介 • 华北电力大学 1.参加了海装风电主持的国家科技支撑项目《5MW近海风电机组的研制与示范》。承担2-5MW风电机组传动链的优化研究任务（2009-至今）。 2.主持韩国DMS公司委托的《3MW直驱式风电机组的研究开发》国际合作项目（2010-至今）。 3.开展了大型组合式风电叶片的研究。

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