对我国风电产业发展中存在问题的分析与思考

引言 近10年来风力资源得到了前所未有的重视。作为一种清洁、可再生能源，风力资源取之不尽，用之不竭。据统计，中国潜在可利用风力资源约为250GW，居世界首位。但我国的风电产业开发的进展却相对缓慢。随着经济的增长，能源供给的问题日益凸显，随着用电量的激增，国内以火力发电作为能源主体的能源供给方式已达到瓶颈：运煤量占到全国铁路运输总量的40％；对环境的日益关注，也限制了火力发电的发展。因此加速发展风电产业，调节国内电力组成的比例，改变国内电力组成单一的格局，已迫在眉睫。     

我国风电产业发展中存在的问题与解决策略

本文针对我国风力资源丰富,风电产业却发展缓慢,风电成本高的矛盾对我国风电产业发展中存在的问题进行分析和思考,指出了风电产业中存在的两个问题:大型进口风力发电机组因不适合我国风力资源不一定能全功率工作;国产小型风力发电机组为数众多,但是效率低。针对导致风电高成本的这两种情况分析了大型机组的混合发电格式和小型机组的叶轮总体设计规律,并就促进国内风电市场的形成提出了建议。     

小尺度风特性建模与分析

根据工程需求,研究了一种直观、简便的小时间尺度风运动模型及其计算方法;根据风脉动为矢量的事实基础,分析了一种反映风特性关系的"湍流圆",并通过对实测风数据的统计分析,给出了包括风速和风向两个参变量的湍流和湍流强度计算。采用实测数据的验证表明,这种建模方法能够较好地反映小尺度气流的变化。与经典湍流强度等特征量的计算方法相比,风特征量的数值分析方法具有足够的工程精度,且实时性更强,可以用于确定风电机组动、静态设计过程的基本设计参数,同时也可以为风电机组运行过程提供控制基础参数,对确定捕获风能与偏航角的关系具有重要意义。     

并网型垂直轴风力机的基本构成与气动特性

本文通过对升力型垂直轴风力机叶轮内部气流的适当简化,建立了矢量气动数学模型,分析了叶素在任意方位角下的叶片静态气动力特性,并给出了垂直轴风力发电机组运行所需要的气动条件。文章还简要讨论了垂直轴风力机的叶片设计问题,指出实度对其效率影响较大,给出实验得出的最佳实度。     

复合材料风力机叶片气动/结构一体化优化设计

基于多学科优化理论,提出复合材料风力机叶片气动/结构一体化优化设计方法。采用多岛遗传算法,以叶片的气动和结构性能为约束、质量为目标,对复合材料风力机叶片进行优化设计。气动性能分析采用叶素动量理论,考虑叶梢损失和轮毂损失。结构分析采用有限元方法对风机叶片三维参数化CAD模型进行分析。算例结果证明了该方法的有效性,对实际的工程设计有较强的参考价值。     

风特性的一种工程建模方法

风速的大小、方向和湍流强度等反映风特性的特征量计算是风能利用过程的重要工作,这些参数是风力发电机组设计以及零部件受风脉动影响分析的重要参数。根据工程需求,研究直观、简便的小时间尺度风特性建模和计算方法;以风脉动为矢量,分析反映风特性关系的“湍流圆”;并通过对实测风数据的统计分析,建立包括风速度和方向参变量的湍流和湍流强度计算方法。采用实测数据的验证表明,这种建模方法能够较好地反映小尺度气流的变化。与经典湍流强度等特征量计算方法比较,风特征量的数值分析方法具有足够的工程精度,且实时性更强,可以用于确定风力机动态及静态设计过程的基本设计参数,同时也可以为风力机运行过程提供控制基础参数,对确定捕获风能与偏航角的关系具有重要意义。