什么是陆地风电场、海上风电场和空中风电场?

风电场是将多台并网型风电机组安装在风力资源好的场地,按照地形和主风向排成阵列,组成机群向电网供电。风电场一般由电气系统、风电场建筑设施和风电场组织机构三部分构成。其中,风电场电气系统由电气一次系统和电气二次系统组成。风电场电气一次系统由风电机组、集电系统(包括无功补偿装置)、升压变电站及场内用电系统组成,主要用于能量生产、变换、分配、传输和消耗;风电场电气二次系统由电气二次设备如熔断器、控制开关、继电器、控制电缆等组成,主要对一次设备如发电机、变压器、电动机、开关等进行监测、控制、调节和保护等。风电场建筑设施包括场内各种土建工程项目,如管理、运行与维护人员办公、生活建筑及道路等。风电场组织机构是风电场运行与维护的管理部门。

随着风电机组单机容量的不断增加,风电场的装机容量也在大幅增长,尤其是中国,规划了若干千万千瓦级的风电基地,形成了集中的、大规模的风电场群。在技术方面,风资源评估、风电机组设计、风电场规划、海上风电场开发等都是有待提高和急需深入研究的领域。

随着陆地可用风场的逐步减少,人们将目光转向海上风电场开发,且已经开始了大容量风电机组的开发。另外,更精细化的风资源评估软件正在研发之中,为保障风电的快速发展,电网建设也是人们关注的重要内容。

风电场按其所处位置可分为陆地风电场、海上风电场和空中风电场三种类型。其中陆地风电场和海上风电场发电技术日趋成熟,商业化运营效果显著。

1.陆地风电场

陆地风电场一般设在风资源良好的丘陵、山脊或者海边。陆地风电场的发电技术较成熟。

2.海上风电场

海上风电场位于海洋中。海上的平均风速相对较高,风电机组的风能利用率远远高于陆地风电场。因此,海上风电场大多采用兆瓦级风电机组,但在海上风电场的安装及维护费用要比陆地风电场高。陆地风电场与海上风电场最根本的区别就是基础结构。中国的海洋风能资源丰富,具有开发利用风电的良好市场条件和巨大资源潜力,其发展速度较为迅速。

简单来说,海上风电发展可以分为风电场阶段和风电机组阶段两个阶段。在风电场阶段,各台风电机组所发的电通过一条各阵列间的连接线汇集起来,输送到一个或几个海上风电场变电站。所发的电采用交流电(AC)或直流电(DC)的形式,通过海底输电线路,输送到陆上。

早期的海上风电场多建在距离海岸10km以内,水深不到20m的地方。随着此类区域逐步用完,新的海上风电场已移至离岸更远、水更深的区域。例如,全球在建的最大风电场之一,英国的道格海岸(Dogger Bank)风电场,建在距离海岸100km以外的海面上,目前,选址最长的离岸距离为260km。通常来说,建设离岸更远、更大的风电场能够取得更高的能源获得率,以及更高的经济回报。

未来,在海上风电开发中,扩大风电场规模,增加风电场的离岸距离,都将是不可避免的。为了降低对浅水水域的依赖,利用更远、更深的海上水域的风能,已经提议采用漂浮式风电机组。而且,漂浮式风电机组也取得了较好的发展和突破。漂浮式风电机组技术尽管在近几年取得了跨越式发展,但仍然存在诸多问题,例如负载应力降低、设计边际计算、运行稳定性等。这些问题都有待解决,以实现漂浮式风电机组实用性。

3.空中风电场

大约在4500m以上的高空中存在一种稳定的高速气流,若能用风电机组加以利用会获得很高的风功率。高空风电机组即气囊式发电装置的外观像飞机机翼下的涡轮发动机,发电机的外层是圆筒状的气囊,其中充满了比空气轻很多的氦气,这样它就可以悬浮在空中,因此也被称为气囊式发电机。

气囊式发电机的发电部件和地面风电机组一样,主要是一个装有数个叶片是的涡轮。当高空狂风推着涡轮转动时,就能产生电能。有一根细长的电线与发电机相连,电能顺着电线传输到地面。与固定在地面的风电机组相比,这种设计令高空风电机组能够移动,拽着电线的一头,就像收风筝那样,便可轻松地把发电机拉到地面上。然后放掉气囊中的氦气,把气囊折叠起来,发电机就可以很方便地被运送到其他急需的地方。可见空中气囊式发电装置具有便捷、稳定、环保等特点。

在空中风电场这一领域仍面临着很多的障碍和挑战,对于空中风电场的技术研发还是处于初级阶段,有待深入探索。

版权声明:本篇文章(包括图片)来自网络,由程序自动采集,著作权(版权)归原作者所有,如有侵权联系我们删除,联系方式(QQ:452038415)。http://www.apmygs.com/4713.html
返回顶部