风力电源系统概述

    1890年美国农村第一个风力发电机投入运行并产生电能。如今大型风力发电机在利用绿色能源方面与公用电网展开竞争。如今风力涡轮机的平均规模是300～600kW。已开发出1～3MW的风力发电机并在世界范围内安装，更高容量的原型机正在开发中。风力发电的成本从1980年的35美分/kWh明显减小至1999年在适宜进行风力发电地区的不到5美分/kWh。这样的发电成本使得风力发电成为最便宜的能源之一。风能技术开发最重要的因素包括：

   1)用于制造大尺寸低成本叶片的高强度纤维合成物。

   2)可捕获最大能量的可变速风力发电机运行。

   3)电力电子技术的进展和相关成本的降低。

   4)改进的电厂运行和效率。

   5)由于大型风力发电厂的规模扩大而获得的经济利益。

   6)积累的现场运行经验改进了利用率。

    表8-2给出了风力技术的进展。自20世纪80年代以来，风力技术的资本成本在世界范围内节省了80%，与电网连接风力发电厂的有效性提高到95%。当前资本成本降低到600美元/kW，发电成本降低到6美分/kWh。可以预见发电成本将降低至低于4美分/kWh。在欧洲、美国和亚洲，风力发电量迅猛增长。

    表8-2    风力发电技术的进展

    参  数

    1980年

    1999年

    未来

  每kWh成本/美元

    0.35～0.40

    O.05～0.07

    <0.04

  每kW资本成本/美元

    2000～3000

    500～700

    <400

  运行寿命/年

    5～7

    20

    30

  平均利用率(%)

    15

    25～30

    >30

  有效性(%)

    50～65

    95

    >95

  风力涡轮机单元容量范围/kW

    15～150

    300～1000

    500～2000

 

    电力电子技术的进展在风力发电技术发展中起到重要作用。电力电子对于恒定速度/可变速度风力涡轮机和与电网的接口来说都非常重要。由于风速本质上是变化的，基于风力电力系统的电能容量和可靠性需要仔细评估。合理的控制方案需要功率调节。