家用風力發電機

家用風力發電機

家用風力發電機主要套用在農村、牧區、山區,發展中的大、中、小城市或商業區附近建築,解決當地用戶用電需求。隨著國家不斷出台相關扶植政策,家用風力發電機作為分散式電源的一種,以其小型模組化、分散式、布置在用戶附近的高效、可靠的發電模式成為一種新型的、具有廣闊發展前景的發電方式和能源綜合利用方式。

基本信息

發展歷史

風能利用史

人類對風能的利用已有幾千年的歷史,最初主要是利用風力提水灌溉,及海水曬鹽

風車風車
風力驅動的磨坊。這在當時是人類利用自然界的力量,利用風力和水力代替人力和畜力來驅動工作機械,提高了生產力。至於人類利用風能來驅動船隻航行,則可追溯到更久遠的年代。風力發電機

我國小型風力發電機
我國在70年代開始較大規模地開發和套用風力發電機,特別是小型風力發電機,當時研製的風力提水機用於提水灌溉和沿海地區的鹽場,研製的較大功率的風力發電機套用於浙江和福建沿海,特別是在內蒙古地區由於得到了政府的支持和適應了當地自然資源和當地民眾的需求,小型風力發電機的研究和推廣得到了長足的發展。

家用風電

由於目前石油等不可再生能源價格一直上漲,所以各國都在大力發展可再生能源,而風能便是其中之一,因風能不會產生污染,加上國家政策的支持,相關技術上的日益成熟,故風力發電前景十分良好。

1.行業現狀

(1)發展起步。我國從20世紀80年代初就把小型風力發電作為實現農村電氣化的措施之一,主要研製、開發和示範套用小型充電用風力發電機,供農民一家一戶使用。目前,1 kw以下的機組技術已經成熟並進行大量的推廣,形成了年產1萬台的生產能力。近10年來,每年國內銷售5000~8000台,100餘台出口國外。目前可批量生產100、150、200、300和500w及1、2、5和10 kw的小型風力發電機,年生產能力為3萬台以上,銷售量最大的是100~300w的產品。在電網不能通達的偏遠地區,約60萬居民利用風能實現電氣化。截至1999年,我國累計生產小型風力發電機組18 .57萬台,居世界第一。
(2)從事小型風力發電產業的開發、研製、生產單位不斷擴大。自中國第一部《可再生能源法》於2005年2月28日在全國人大十一屆十四次大會通過以來,可再生能源的開發套用出現了新的機遇,大家看好可再生能源的發展前景,從事小型風力發電產業研製、開發、生產的單位達到70家。其中,大專院校、科研院所35家,生產企業23家,配套企業(含蓄電池、葉片、逆變控制器等)12家。
(3)小型風力發電機組產量產值利潤有新的增長。2005年據23個生產企業報表統計,共生產30kW以下獨立運行的小型風力發電機組共33253台,比上年增長34.4%,其中200W、300W、500W機組共生產24123台,占全年總產量的72.5%,機組容量為12020kW,總產值8472萬元,利稅992.9萬元。2006年,預計小型風力發電行業無論是產量、產值、利稅等方面將有較大增長,目前正在統計中
(4)出口外銷數量增加,國際市場看好。2005年15個單位共出口小型風力發電機組5884台,比上年增長40.7%,創匯282.7萬美元,主要出口到菲律賓、越南、巴基斯坦、朝鮮、印尼、波蘭、緬甸、蒙古、韓國、日本、加拿大、英國、美國、荷蘭、智利、喬治亞、匈牙利、紐西蘭、比利時、澳大利亞、南非、阿根廷、香港、台灣等24個國家和地區。
(5)推廣套用範圍不斷擴大。除了傳統的廣大農牧區用戶套用小型風力發電機組照明看電視以外,由於汽油、柴油、煤油價格飛漲,且供應渠道不暢通,內陸、江湖、漁船、邊防哨所、部隊、氣象、微波站等使用柴油發電的用戶,逐步改用風力發電或風光互補發電。此外,生態環保公園、林蔭小道、別墅庭院等地方,也購買安裝小型風力發電機組,作為景觀,供人們休閒欣賞。

2. 行業發展趨勢

由於廣大農牧民生活水平提高、用電量不斷增加,因此小型風力發電機組單機功率在繼續提高,50W機組不再生產,100W、150W機組產量逐年下降,而200W、300W、500W、1000W機組逐年增加,占總年產量的80%。由於廣大農民迫切希望不間斷用電,因此“風光互補發電系統”的推廣套用明顯加快,並向多台組合式發展,成為今後一段時期的發展方向。

風光互補發電解決方案:

風光互補發電風光互補發電

套用場景:
風光互補發電站是針對通信基站、微波站、邊防哨所、邊遠牧區、無電戶地區及海島,在遠離大電網,處於無電狀態、人煙稀少,用電負荷低且交通不便的情況下,利用本地區充裕的風能、太陽能建設的一種經濟實用性發電站。
解決方案:
風光互補發電系統解決方案主要套用於道路照明、農業、牧業、種植、養殖業、旅遊業、廣告業、服務業、港口、山區、林區、鐵路、石油、部隊邊防哨所、通訊中繼站、公路和鐵路信號站、地質勘探和野外考察工作站及其它用電不便地區的供電。
風光互補系統主要由風力發電機、太陽能電池方陣智慧型控制器蓄電池組多功能逆變器、電纜及支撐和輔助件等組成一個發電系統。夜間和陰雨天無陽光時由風能發電,晴天由太陽能發電,在既有風又有太陽的情況下兩者同時發揮作用,實現了全天候的發電功能,比單用風機和太陽能更經濟、科學、實用。

風光互補多台組合式系列發電系統是將多台小功率風力發電機安裝在同一個地方,集中向配套的多個大容量蓄電池組同

時充電,並由一台大功率的控制逆變器統一控制輸出。這種配置優點是:
(1)小型風力發電機組的技術成熟,結構簡單、質量穩定、安全可靠、經濟實惠;
(2)裝拆、搬運、維護方便,操作簡單;
(3)若需維護或故障停機時,其餘組機照常發電,不影響系統正常使用;
(4)多台成群的風光互補發電系統自然成為一片觀賞景點,又是一座無環境污染的綠色電站。
隨著國家《可再生能源法》及“可再生能源產業指導目錄”的制定,相繼還會有多種配套措施及稅收優惠扶植政策出台,必將提高生產企業的生產積極性,促進產業發展。
目前中國尚有2.8萬個村,700萬戶計2800萬人口沒有用上電,且分散居住在邊遠山區、農牧區、常規電網很難到達。有關專家分析,700萬無電戶中,300萬戶可用微水電解決用電,而400萬戶可以用小型風力發電或風光互補發電,滿足用電需要。
發展趨勢:①功率由小變大。戶用機組從50、100w增大到300、500w,以滿足彩電、冰櫃和洗衣機等用電器的需要。②由一戶一台擴大到聯網供電。採用功率較大的機組或幾台小型機組並聯為幾戶或一個村莊供電。③由單一風力發電發展到多能互補,即“風力—光伏”互補、“風力機—柴油機”互補和“風力—光伏—柴油”互補。④套用範圍逐步擴大,由家庭用電擴大到通訊和氣象部門、部隊邊防哨所、公路及鐵路等。
3.存在問題
(1)由於原材料價格不斷上漲,小型風力發電機組生產成本,也不斷提高,而購買風機
的廣大農牧民經濟收入有限,因此企業銷售價不能隨著上漲,企業利潤空間很小,無利可圖,促使有的企業開始轉產。如原內蒙古商都牧機廠現在已開始生產併網型大型風力發電機組的塔架,大型電焊機、卷扳機已經到貨,正準備投產。
(2)有的配套件質量不穩定,性能差,特別是蓄電池,逆變控制器,影響整機發電系統的效率和可靠性。
(3)儘管目前風光互補發電系統推廣套用很快、需要量大,但由於太陽能電池組件價格太高(每WP30~50元)。如果不是目前國家大量補貼,農牧民自購有較大困難,所以說太陽能電池組價格制約風光互補發電系統的發展。
(4)少數企業生產的小型發電機組質次價高,而且產品沒有通過國家檢測中心測試鑑定就批量生產銷售,售後服務不到位,損害了消費者利益。

套用擴展方案

套用場景
[1]分散式風力發電系統主要運用領域:可在農村、牧區、山區,發展中的大、中、小城市或商業區附近建造,解決當地用戶用電需求。
解決方案
分散式風力發電的原理,是利用風力帶動風車葉片旋轉,再透過增速機將旋轉的速度提升,來促使發電機發電。依據現有風車技術,大約是每秒三米的微風速度(微風的程度),便可以開始發電。風力發電正在世界上形成一股熱潮,因為風力發電不需要使用燃料,也不會產生輻射或空氣污染。系統主要由風力發電機、蓄電池、控制器、併網逆變器組成。
方案特點
運用釹鐵硼永磁材料,超載能力強;
封閉式輸電滑環,電纜不纏繞;
具有防腐、防酸雨、防鹽鹼的特性;
微型風機,2.5級風發電儲能;
使用壽命長達15年;
具風向調節,超強風控制功能;
過充過放保護,直流恆壓充電;
運行簡單,無人工值守與特殊維護;
實際占地面積少,對土地要求低,在山丘、海邊、河堤、荒漠等地形惡劣的條件下均可運用;
風輪不僅有同時還增加了立式及風葉的多種藝術造型。

國家相關政策

國家能源局於2013年11月18日發布《分散式發電項目管理暫行辦法》
第一章總則
第一條為規範分散式光伏發電項目建設管理,推進分散式光伏發電套用,根據《中華人民共和國可再生能源法》、《中華人民共和國電力法》、《中華人民共和國行政許可法》,以及《國務院關於促進光伏產業健康發展的若干意見》,制定本辦法。
第二條分散式光伏發電是指在用戶所在場地或附近建設運行,以用戶側自發自用為主、多餘電量上網且在配電網系統平衡調節為特徵的光伏發電設施。
第三條鼓勵各類電力用戶、投資企業、專業化契約能源服務公司、個人等作為項目單位,投資建設和經營分散式光伏發電項目。
第四條國務院能源主管部門負責全國分散式光伏發電規劃指導和監督管理;地方能源主管部門在國務院能源主管部門指導下,負責本地區分散式光伏發電規劃、建設的監督管理;國家能源局派出機構負責對本地區分散式光伏發電規劃和政策執行、併網運行、市場公平及運行安全進行監管。
第五條分散式光伏發電實行“自發自用、余電上網、就近消納、電網調節”的運營模式。電網企業採用先進技術最佳化電網運行管理,為分散式光伏發電運行提供系統支撐,保障電力用戶安全用電。鼓勵項目投資經營主體與同一供電區內的電力用戶在電網企業配合下以多種方式實現分散式光伏發電就近消納。
第二章規模管理
第六條國務院能源主管部門依據全國太陽能發電相關規劃、各地區分散式光伏發電發展需求和建設條件,對需要國家資金補貼的項目實行總量平衡和年度指導規模管理。不需要國家資金補貼的項目不納入年度指導規模管理範圍。
第七條省級能源主管部門根據本地區分散式光伏發電發展情況,提出下一年度需要國家資金補貼的項目規模申請。國務院能源主管部門結合各地項目資源、實際套用以及可再生能源電價附加徵收情況,統籌協調平衡後,下達各地區年度指導規模,在年度中期可視各地區實施情況進行微調。
第八條國務院能源主管部門下達的分散式光伏發電年度指導規模,在該年度內未使用的規模指標自動失效。當年規模指標與實際需求差距較大的,地方能源主管部門可適時提出調整申請。
第九條鼓勵各級地方政府通過市場競爭方式降低分散式光伏發電的補貼標準。優先支持申請低於國家補貼標準的分散式光伏發電項目建設。
第三章項目備案
第十條省級及以下能源主管部門依據國務院投資項目管理規定和國務院能源主管部門下達的本地區分散式光伏發電的年度指導規模指標,對分散式光伏發電項目實行備案管理。具體備案辦法由省級人民政府制定。
第十一條項目備案工作應根據分散式光伏發電項目特點儘可能簡化程式,免除發電業務許可、規劃選址、土地預審、水土保持、環境影響評價、節能評估及社會風險評估等支持性檔案。
第十二條對個人利用自有住宅及在住宅區域內建設的分散式光伏發電項目,由當地電網企業直接登記並集中向當地能源主管部門備案。不需要國家資金補貼的項目由省級能源主管部門自行管理。
第十三條各級管理部門和項目單位不得自行變更項目備案檔案的主要事項,包括投資主體、建設地點、項目規模、運營模式等。確需變更時,由備案部門按程式辦理。
第十四條在年度指導規模指標範圍內的分散式光伏發電項目,自備案之日起兩年內未建成投產的,在年度指導規模中取消,並同時取消享受國家資金補貼的資格。
第十五條鼓勵地市級或縣級政府結合當地實際,建立與電網接入申請、併網調試和驗收、電費結算和補貼發放等相結合的分散式光伏發電項目備案、竣工驗收等一站式服務體系,簡化辦理流程,提高管理效率。
第四章建設條件
第十六條分散式光伏發電項目所依託的建築物及設施應具有合法性,項目單位與項目所依託的建築物、場地及設施所有人非同一主體時,項目單位應與所有人簽訂建築物、場地及設施的使用或租用協定,視經營方式與電力用戶簽訂契約能源服務協定。
第十七條分散式光伏發電項目的設計和安裝應符合有關管理規定、設備標準、建築工程規範和安全規範等要求。承擔項目設計、諮詢、安裝和監理的單位,應具有國家規定的相應資質。
第十八條分散式光伏發電項目採用的光伏電池組件、逆變器等設備應通過符合國家規定的認證認可機構的檢測認證,符合相關接入電網的技術要求。
第五章電網接入和運行
第十九條電網企業收到項目單位併網接入申請後,應在20個工作日內出具併網接入意見,對於集中多點接入的分散式光伏發電項目可延長到30個工作日。
第二十條以35千伏及以下電壓等級接入電網的分散式光伏發電項目,由地市級或縣級電網企業按照簡化程式辦理相關併網手續,並提供併網諮詢、電能表安裝、併網調試及驗收等服務。
第二十一條以35千伏以上電壓等級接入電網且所發電力在併網點範圍內使用的分散式光伏發電項目,電網企業應根據其接入方式、電量使用範圍,本著簡便和及時高效的原則做好併網管理,提供相關服務。
第二十二條接入公共電網的分散式光伏發電項目,接入系統工程以及因接入引起的公共電網改造部分由電網企業投資建設。接入用戶側的分散式光伏發電項目,用戶側的配套工程由項目單位投資建設。因項目接入電網引起的公共電網改造部分由電網企業投資建設。
第二十三條電網企業應採用先進運行控制技術,提高配電網智慧型化水平,為接納分散式光伏發電創造條件。在分散式光伏發電安裝規模較大、占電網負荷比重較高的供電區,電網企業應根據發展需要建設分散式光伏發電併網運行監測、功率預測和最佳化運行相結合的綜合技術體系,實現分散式光伏發電高效利用和系統安全運行。
第六章計量與結算
第二十四條分散式光伏發電項目本體工程建成後,向電網企業提出併網調試和驗收申請。電網企業指導和配合項目單位開展併網運行調試和驗收。電網企業應根據國家有關標準制定分散式光伏發電電網接入和併網運行驗收辦法。
第二十五條電網企業負責對分散式光伏發電項目的全部發電量、上網電量分別計量,免費提供並安裝電能計量表,不向項目單位收取系統備用容量費。電網企業在有關併網接入和運行等所有環節提供的服務均不向項目單位收取費用。
第二十六條享受電量補貼政策的分散式光伏發電項目,由電網企業負責向項目單位按月轉付國家補貼資金,按月結算余電上網電量電費。
第二十七條在經濟開發區等相對獨立的供電區統一組織建設的分散式光伏發電項目,余電上網部分可向該供電區內其他電力用戶直接售電。
第七章產業信息監測
第二十八條組織地市級或縣級能源主管部門按月匯總項目備案信息。省級能源主管部門按季分類匯總備案信息後報送國務院能源主管部門。
第二十九條各省級能源主管部門負責本地區分散式光伏發電項目建設和運行信息統計,並分別於每年7月、次年1月向國務院能源主管部門報送上半年和上一年度的統計信息,同時抄送國家能源局及其派出監管機構、國家可再生能源信息中心。
第三十條電網企業負責建設本級電網覆蓋範圍內分散式光伏發電的運行監測體系,配合本級能源主管部門向所在地的能源管理部門按季報送項目建設運行信息,包括項目建設、發電量、上網電量、電費和補貼發放與結算等信息。
第三十一條國務院能源主管部門委託國家可再生能源信息中心開展分散式光伏發電行業信息管理,組織研究制定工程設計、安裝、驗收等環節的標準規範,統計全國分散式光伏發電項目建設運行信息,分析評價行業發展現狀和趨勢,及時提出相關政策建議。經國務院能源主管部門批准,適時發布相關產業信息。
第八章違規責任
第三十二條電網企業未按照規定收購分散式光伏發電項目余電上網電量,造成項目單位損失的,應當按照《中華人民共和國可再生能源法》的規定承擔經濟賠償責任。
第九章附則
第三十三條本辦法由國家能源局負責解釋,自發布之日起施行。
附表1:分散式光伏發電項目備案匯總表(略)
附表2:1兆瓦以上分散式光伏發電項目信息表(略)

主要類型

目前家庭用風力發電機的價格因發電功率不同而不同,價格從幾千元到上萬元不等,國內目前像1KW的一般賣7000~13000元左右。

1.有尾舵型(螺旋槳型)

目前市面上流行的就是這種類型,即電機軸與支撐架是垂直安裝的,靠尾舵來適應風向,以達到風向改變時也能發電的目的,此類型結構簡單,尺寸小、安裝使用方便、成本低、效率高等特點。

有尾舵型風力發電機有尾舵型風力發電機
2.無尾舵型

既電機軸與支撐架垂直,可以利用來自各個方向的風,具有風切音較小的優點,但風能轉換率會比螺旋槳型的要差一些,不過結構上比螺旋槳型的還要簡單。以上是從葉片的形狀上來分,其實對於整體系統的設計上很重要,即使是相同的葉片,其他系統不同,在風能的利用便會相差很大。

垂直軸風力發電機垂直軸風力發電機

組成功能

家用風力發電機一般有風輪、發電機(包括裝置)、調向器(尾翼)、塔架、限速安全機構儲能裝置和逆變器等構件組成。發電機由機頭、轉體、尾翼、葉片組成:各部分功能為:葉片用來接受風力並通過機頭轉為電能;尾翼使葉片始終對著來風的方向從而獲得最大的風能;轉體能使機頭靈活地轉動以實現尾翼調整方向的功能;機頭的轉子是永磁體,定子繞組切割磁力線產生電能,風力發電機因風量不穩定,故其輸風力發電機一般有風輪、發電機(包括裝置)、調向器(尾翼)、塔架、限速安全機構儲能裝置和逆變器等構件組成。發電機由機頭、轉體、尾翼、葉片組成:各部分功能為:葉片用來接受風力並通過機頭轉為電能;尾翼使葉片始終對著來風的方向從而獲得最大的風能;轉體能使機頭靈活地轉動以實現尾翼調整方向的功能;機頭的轉子是永磁體,定子繞組切割磁力線產生電能,風力發電機因風量不穩定,故其輸出的是13~25V變化的交流電,須經充電器整流,再對蓄電瓶充電,使風力發電機產生的電能變成化學能。然後用有保護電路的逆變電源,把電瓶里的化學能轉變成交流220V市電,才能保證穩定使用。

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