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风力发电的进展及技术趋势-高温超导技术用于风力发电

编辑 admin / 2007-12-30

能源和环境问题一直是困扰世界经济发展的瓶颈之一,风电可再生、无污染的特点及成本的持续下降使其很可能成为最经济、最洁净的能源。近5年来,世界风能市场每年都以40%的速度增长,预计到2020年全球的风力发电装机将达到12.31亿千瓦,年发电量3万亿千瓦时,占全球发电总量的12%。

  2007年12月10日,英国政府宣布“全面风力发电计划”,将在沿岸地区建造7000座风力发电机,预计2020年沿海风力发电合计达到330亿瓦,足够供应未来英国2500万户家庭用电之需。
在机组容量上,目前国际上主流的风电机组已达到2-3MW,欧洲已批量安装3.6MW风力发电机组,美国已研制成功7MW风力发电机组。在风轮机与发电机的连接方式上,发电机与风轮机直接连接的直驱技术具有可靠性高、噪声低、运行维护成本低、低风速时效率高等优点,已成为当今风电领域的最新尖端技术。

  另一方面,由于直驱式风电系统的低转速发电机体积、重量较大,直接导致机舱重量的增加和风电建设总成本的增加,对常规电机而言,制造5MW以上功率等级的直驱式风力发电机在经济上的可行性已经不大。因此,研发具有更高功率密度的发电机才能更好的适应未来风力发电技术发展的需求。高温超导电机用高温超导磁体作为电机的励磁绕组,电机的有效磁场很高,电机的功率密度大大提高、体积和重量大大降低,大容量高温超导电机的尺寸和重量可分别减少到同规格常规电机的1/5和1/3,电机的损耗低,轻载下的工作特性更好,这些优点使得高温超导技术成为未来风力发电技术发展的关键。

  目前,欧洲的Converteam公司正在开展一项由英国商业工业部资助的为期4年的8MW(12rpm)直驱式高温超导风力发电机的设计工作。该发电机重量只有常规电机的四分之一,目前已经完了高温超导线圈的制造、测试工作。

  今年10月美国超导公司与西屋公司共同合作开发高温超导及相关技术,用于大功率直接驱动式海上风力发电场。该项目由美国国家科技学会资助,目标是开发10MW高温超导直驱式海上风力发电机,预计该发电机系统的总重量约为120吨,只有同规格常规发电机重量的三分之一。

  可见,随着高温超导电机应用技术的日趋成熟,必将进一步促进现代风力发电技术的革新和发展,为解决能源短缺、促进节能减排工作作出贡献。
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