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一种低本钱千瓦级风力发电机的经济效益剖析

发布时间:2022-09-12 18:38:52 | 作者:乐鱼全站下载

  作者: 作者:郑尔历 作者:浙江日昇科技有限公司技能开发部高级工程师郑尔历 作者简介: 郑尔历:高级机电工程师,原甘肃省风能技能开发公司副经理,原安西县科委副主任; 安西县动力作业室主任; 安西县风能技能开发服务中心主任; 现任浙江日昇科技有限公司 技能开发部高级工程师。 在当时动力紧缺的环境下, 风能运用是受国内外广泛注重的新动力项目之一, 其最大的 长处是在现在的多种新动力运用中相对制作本钱价格是最低的,现在的本钱大 约是每瓦十 元左右(按07年5月原资料价格核算) 。 现在的盛行办法是大型风力发电机组大规模并网发电现已成为出资开发的首要办法, 然 而出资巨大,动辄几十 个亿、几百个亿的投入额度,令一般的中小出资者望而生畏。 那么中小出资者就没有期望干预“风能运用”了吗?答案是否定的! 自己在堆集20余年的 风能运用经 验的基础上开发了一种《低本钱千瓦级风力发电机》便是专门针对中功率(几 到几百千瓦功率规模)规模的风能运用的好项目,可以使出资几万到几百万的中、小投 资 者干预风能运用,而且可以快速的取得持久而安稳的优厚报答,下面进行简略介绍: 经过我的立异的创造技能 (具体的技能特征剖析见 《低本钱风力发电机技能特 点剖析》 一文,此处略)在确保质量的基础上,大起伏的下降了制作本钱,制作本钱是现有本钱的 1/4-1/5,所以这是一种广阔用户包含乡村的农人,都有可 能买得起、用的起的较大功率的 机型,在运用中也可以取得较大的实践收益。 这种低本钱的风力机,可以处理乡村的伙食、取暖、增氧、农产品加工和乡村交通、农 业动力问题,将可以极大的处理现在乡村动力方面的一系列难题。 比方:在伙食、取暖方面可以运用电磁炉办法来煮饭、烧开水,即不见明火又没有任何 有害气体的 发生,办法是运用蓄电瓶贮存不安稳的风电(4只电瓶充溢可以运用1周时刻) , 经过逆变器(2-3千瓦正弦波逆变器)变成220V 的安稳的交流电,运用一般 的220V 电磁炉即 可,别的这种逆变器发生的电能可以运送到300-500米远,带5瓦节能灯2千瓦可带400个,3 千瓦可带600个,彻底可以满意一个 中等村庄的悉数照明。 取暖可以选用风力机直接带动“风锅炉”即“风能制热”办法供给很多的热源供冬天取暖 运用,制冷也是直接的从输出轴输出动力,带动制冷 机作业,在夏日为用户供给很多的冷 源。 咱们依据长时刻的查询,探究出叶片的数量与风轮的转速(叶尖速度)是反比的联系,即 风轮上叶片数量越多则转速越低,也 便是周速比越低,所以叶片数量多的风力机并不能增 大功率,反而使风能运用系数大大的下降,即浪费了资料又减低了功率,所以咱们的这种单 浆叶的办法是从多年 的实践经历中探究出来的, 到达了即下降本钱又提高了功率,实测“周 速比”挨近1:16,风能运用系数挨近0.6,是现在的其它多浆叶风力机底子无法比较 的,更 有利的是单桨叶办法在进行静平衡和动平衡选配时, 彻底不考虑多叶片的配平衡问题, 多桨 叶机组的多个叶片,不光要求每只叶片的分量相同是平衡的,还要 求重心平衡,更要求叶 片在发生升力时的每只叶片的升力共同,不然在作业中必定发生轰动、颤动,严峻时可以使 整个塔架晃动,所以不选配叶片要使风力机可以正 常作业是不行能的,而在制作叶片时由 于工艺联系,每只叶片不行能做到上述要求的彻底共同,所以在制作、拼装一飓风力机时必 须在多只叶片中进行选配, 使3只 叶片尽可能满意静平衡和动平衡的要求, 这也是大型风力 机制作本钱居高不下的原因。

  而咱们的这种“单桨叶”办法彻底不用考虑叶片的选配问题,无论是重一点, 或许是轻 一点的叶片都可以运用, 仅仅在风轮的对应端的平衡阻尼器上减一点或许是添加一点配重而 已,很简单就到达了“静平衡”“和”动平衡“的要求,使风轮 可以平稳的滚动,不光安全,寿 命又长,也便是提高了功率又大起伏下降了制作本钱和制作难度。 发电机下置的长处:综观现有的各种类型的风力发电机,一般都是 将发电机设备在塔 架的顶部,其实这种办法有许多弊端, 一是塔架的强度要求很高,本钱很大; 二是发电机的修理保养在高空很困难; 三是有必要选用防护功用特别好 的发电机以对立恶劣的天然气候,不然很简单出毛病; 四是假如遇上超强风速形成塔架倒架时必定丢失很大, 无法短期内修正, 而咱们首创的 “发电机下置办法”完 全克服了上述传统机型的弊端, 比方: 一是塔架的强度不需求规划很高, 只需可以负荷一个主轴承和一个单浆叶风轮毂 总成,即可满意需求,资料运用量少的多,强 度也不需求做的太高,因而大起伏下降了成 本; 二是发电机和其它被带动机械设备体系的修理、保养很简单,就在地上进行; 三是可以选用最廉价的农用发电机 (或 者是一般发电机) 并不需求特别的防护型高级 , 发电机,仅仅是选用农用发电机就可以削减很大的投入(这两种发电机的价格相差10倍以 上) ; 四是在抽水、制 冰、鱼塘增氧、损坏机械运用等转速要求不高的场合可以直接运用上 述机械传动办法, 直接由风力机拖动需求运用的机械, 挑选的原则是依据用户的运用需求配 以不 同的皮带轮组或许是动力轴办法,到达被拖动的机械正常作业而定,这样的办法就更 是大起伏的下降了本钱,这种办法比传统的运用风力发电机的本钱低10倍以 上。 五是即使遇上超强风(如飓风)时刮倒塔架,也仅仅是损坏一个叶片的风轮毂和后桥总 成(轿车后桥的强度是众所周知的,往往损坏不大可以持续运用) ,特别 是50千瓦以上的大 型发电机, 在咱们的这种风力机上运用时更可以体会到发电机下置的安全、 便利和简单修理 办理的特征。 总归,这种风力机是集中了作者的20 余年的风力机推行、运用、办理、修理的经历, 参阅现代大型风力发电机的特征和我国的风能资源很好的区域的农、牧、渔民的实践状况, 在此基础上立异的新技 术,大起伏的下降了本钱,又提高了质量,可以使多种、多方面的 用户运用风力机,从取之不尽、用之不竭的风能中发生巨大而杰出的经济效益和环保、生态 效益, 遍及、推行将具有巨大的经济效益和巨大的环保效益。 假如在海滨也可以将海水制成冰块供给渔船运用, 一起也进行了海水淡化 (海水制冰时 大部分淡水结成冰块, 小部分变成高浓度盐水,稍微枯燥即成为海盐) 。 我这种风力发电机由于功率较大(规模在5-600千瓦) ,所以直接投入商场也会发生较大 的经济效益,办法概 述如下: 1、当然最理想的办法便是“并入大电网”每度电上网电价在0.55-0.61元人民币左右,拿 50千瓦(风大时可以到达120千瓦)机组来说,购 买一台约15-20万元(08年6月份原资料价 格核算,并网型) ,立起并网后,在正常状态下,每小时向电网输入50度电(风大时可以达 到120千瓦) ,上 网电价按0.5元核算便是25元,每天发电10小时便是250-600元,每年3650 小时一年便是9元,而不再花费任何燃料费 用,只需有风,就有连绵不断的收 入发生,风力发电机的规划运用寿数是20-30年(具体技能问题如寿数可看《一种低本钱千 瓦级风力发电机技能特征剖析》一 文) ,期间仅仅花费一些叶片和磨损件的替换,投入产出 比在1:4--1:6左右。 假如当地风能资源好,每天有15-20小时发电(如在甘肃省的瓜洲县每年 有4948小时的

  有用风能运用时刻, 在山东省的青岛市每年有7115小时的有用运用时刻) 那么1年就可以收 , 回本钱乃至更短时刻,投入产出比在1:6— 1:8左右。 假如一次性投入30-50飓风力发电机,便是一个小型的风电场,每台机组按10万元核算, 投入300-500万元,20年时刻可以取得 1500-3000的收入,而那时发电机组的塔架、回转体、 传动轴、发电机等首要部件都是完好无缺的。 电力动力是人类长时刻有必要运用的动力,在可预见的时刻 内(几百年内)不会由于“供大 于求”的问题而使出资者遭受很大的丢失,而且这种“绿色环保”动力的开发还可以防止二氧 化碳的发生,这是有利于全球的发电方 式,将会取得全民的大力支持和社会好评。 2、树立低本钱、低出资的“风力充电站” 在乡村交通方面也可以大力开发新的“充电站”职业, 现在乡村现已具有很多 的摩托车, 处理乡村的交通问题, 但由于烧油的摩托车运用传统的化石动力出产的汽油, 不光发生很多 的有害气体,而且油价也越来越高,近期(08年6月)国际 商场原油价格现已到达134美元, 有估计说不远的将来将打破200美元,将来假如持续运用汽油、柴油,肯定是用不起也不行 能长时刻运用下去的。 在城市现已有 电动助力车、电动摩托车很多的呈现(包含大功率的电动摩托车连续面 世)“以电代油”处理了摩托车的动力问题,其真实乡村运用风能更有优势,咱们可以想象, 在公路、集市等交通便利的当地立起这种低本钱风力发电机,树立蓄电池替换站和充电站, 运用我的这种风力机发生的很多的廉价的风电随时充好一批蓄电池,供给 需求的摩托车更 换,这比加油还快,换下的蓄电瓶再拿去充好,以备下一次替换,或许是有时刻的话就地补 充电能(蓄电瓶可以对蓄电瓶充电) ,据笔者查询,在农 村也有很多的电动摩托车在运用, 这样将有一个非常有出路的“风力充电”职业发生,可以长时刻的处理乡村的交通用动力问题。 购买一台10-30千瓦风力发电机 仅需求8万元左右,每天将发生100-300度电,可以给 30-50个摩托车电瓶充电,每个摩托车电瓶收入5元,每天就有150-250元收入,每年有 54750-91250元收入,两年就可以回收本钱,而不再需求其它任何燃料,只需有风就有源源 不断的电力发生,也便是有连绵不断的收入,最多付出办理人 员的薪酬和很少的修理费用 (修理也仅是给叶片涂漆、替换发电机碳刷、给轴承上些油等花费很少的费用和作业) ,真 正是取之不尽、用之不竭的财路,争先恐后者 肯定会赚得盆满钵满,而且可以永久赚下去。 3、替代燃油年代的新乡村风电再进一步想象,假如可以将农业拖拉机等大型农机具都 将现有的烧油的“发动机”办法 替换成电瓶车的“烧电”办法(比方电瓶装载机的办法) ,咱们 权且叫“电动拖拉机”吧,由于咱们的这种风力发电机的功率都在几十到几百千瓦,自身发生 的电量 就很大,可以很多的对大类型、大容量的动力机械运用的蓄电瓶进行充电,确保满 足需求,这种办法运用30-100千瓦的风力发电机机型就特别适宜。在拖拉机 大将原先装发 动机的当地替换成大型“蓄电池组”并装上“大功率电动机”, 这样并不需求很深邃的技能条件 就处理了农业方面的长时刻的拖拉机用油量大的难题,由 于拖拉机一般不会去很远的当地工 作,就近运用,就近弥补电能或许替换蓄电池都不存在太大的难题,我信任在经济效益杠杆 的推进下,运用特别廉价的风电(特别 是我的这种制作本钱特别低的风力发电机)供给大 量的风电动力,彻底处理乡村的大型机械用能问题,这并非是梦想,而是特别真实的一种可 完成的技能办法,一起 也告别了“化石动力”年代。 4、处理整个村庄的风电方式可以在一个村庄(假设为100户)竖立2-3台30-50千瓦风力 发电机,向每户运送不安稳的风电 (由于风能不行操控,所以直接宣布的电能其电压、周 波都是不安稳的) ,每户在家中设备一个变压充电器,为自己家配备的蓄电瓶充电,再经过 自己预备的逆变器 变成安稳的交流电,供自己运用,这种方式依据每个家庭的经济状况, 可以配备一个蓄电瓶,只供照明看电视用;配备2只蓄电瓶,功率就大一些,可以带动电冰 箱 和洗衣机;假如配备4只蓄电瓶存储5度电左右,再经过3千瓦左右的逆变器输出3千瓦功

  率的电流,就可以完成运用电磁炉煮饭的办法,既没有明火,也不冒烟, 煮饭快速便利比 城里的天然气都好,还不排出一点二氧化碳,彻底是一种真实的绿色动力,只需有风永不缺 电,出资这个项目也是一个不错的挑选。很多的廉价风电 将发生长时刻而环保的经济效益, 以这种低本钱的功率适宜的风力发电机作为一个立异型的出资工业, 将是一个长时刻而稳妥的 出资挑选,有目光的出资者将经过这种方 式,在短期内(竖起塔架,装好设备仅需求1-2 天时刻, 就可以投入正常作业) 就可以得到收益, 而且还有维护环境, 改进生态的社会效益, 何乐不为。 其它方面 的运用也是广泛的,比方运用海滨的风能直接带动制冰机运用海水制冰,既 可以供给渔船用冰,一起也将海水进行了淡化(制冰办法淡化海水) ,在北方的冬天可以 带 动“风锅炉”进行制热,给用户供给连绵不断的热能。我国现已在2006年1月1日起施行了《中 华人民共和国可再生动力法》 我以为国家在这方面给咱们指 明晰方向, , 清晰了政府大力支 持的方针,自己也期望有识之士斗胆的出资。这个类型的“风电充电站”“风力制冰站”“风力 供热站”等职业,将会取得极大的经济 报答和社会的好评。毋庸置疑,风力发电机在国内的 商场大将有几十亿到几百亿的商场需求, 在国际商场上有几百亿到上千亿的商场需求, 特别 是我的这种“买得 起、用的起”的低本钱机型,不光制作简单,修理更是便利,由于是选用 了社会具有量巨大的轿车部件来制作, 不光可以敏捷的制作出来及时满意用户的需求, 更有 低本钱、高质量的配件供给,有巨大而长时刻的经济和环保含义。 国际上的风力发电机的开展, 在越来越清晰的运用无污染的新动力方面进行“节能减排” 维护地球的 大环境的认识下,现已是人们的一致了,现已有了长足的开展,可是怎么大幅 度的下降其制作本钱,一直是各国政府和科技作业者重视和探究的方向,国外的开展趋 势 是走大型化的办法, 在下降本钱方面当然现已取得了巨大的成功, 可是大型风力机的巨大的 出资和需求特定的大片地域做风电场,现已呈现了问题,比方按现在的 销售商场的1瓦10 元的价格,2007年5月的钢材价格核算,1台2000千瓦(2兆瓦)的风力发电机需求2000万元 左右人民币的出资,将是一个巨大的 沉重负担,经济实力弱和资金没有几十亿的出资集团 底子就出资不起,哪怕是有说不尽的优点,买不起才是最底子的硬道理。 别的大型风电场只可以选用“并网”的 办法,局限性也很大,更需求占用大片的土地上 积,这也是一个很难处理的问题,在地皮太贵的当地,即使有钱也不行能有大块的土地供这 些超大型的机组运用,而 我的这种中功率的千瓦级风力机可以防止占用大片土地,在房前 屋后即可树立运用,也是有很大的比较优势的。 其实下降风力发电机的制作本钱的办法并不是“只要 华山一条路,以大为美、以大为 准”, 我以为我的这几个专利技能最大的特征便是运用国际上最兴旺的“轿车工业”的“规范部 件”来制作最低本钱的质量又特别好 的风力发电机,在中功率风力发电机规模内(5-600千 瓦规模) ,可以说现已找到了打破“风力机制作本钱高的价格瓶径”的办法。 5、为什么可以做到低本钱 又高质量的技能要害简介 (A):主轴承:它是承当整个风轮的滚动的最要害的部件,在20年的运用期中(一般风 机的规划规范)需求接受风霜雨雪、高温盛暑、 沙尘盐雾等大天然的磨损和损坏,还要承 受特劲风的超大负载(风中的力气与风速之比是3次方的联系,即风速增大一倍力气增大八 倍) ,按传统的办法制作一个这 样的主轴承(10千瓦的)需求2万元左右,而我的这个技能 计划是直接运用“130型轿车的后桥总成”,只需花1500-2000元就可以满意需求,而且来 源 广泛、 配件易得。 主轴承是选用轿车后桥总成中的轿车轮毂承重轴承作为整个风轮的主轴承 的,这种办法处理了主轴承的强度和寿数问题而且来历广泛配件易得, 可以依据规划的风 力机的功率巨细选用不同规格类型的轿车后桥总成,如:1-9千瓦功率的风机可以选用微型 小客货车的后桥总成(价格仅800余元) ,该总成 正常承重30-40马力(22-29千瓦)彻底可 以承当9千瓦以下的风力机的需求,大型载重车的后桥总成可正常承重250-800马力,可以做

  200-600千瓦风力机的主轴承。 (B):变速器及传动体系:由于轿车后桥总本钱身就带有“差速器”也便是一种特别的变 速器,运用时只需将一端固定不让 其滚动,这时动力就从轮毂端的另一端传递到传动轴输 出端,正常轿车的动力是从传动轴端向轮毂端传递,而运用在风力机中时则是相反的,一起 轮毂端的转速与传 动轴端的转速是不同的,一般的变比是1:3左右,所以在风力机中反向 运用时正好是一个“增速变速器”,将风轮的比较缓慢的转速经过“差速器”逆向作业方 式, 变成较快的转速以满意发电机的需求。 传动杆的下部仍是经过“万向节”的办法与下部的另一 个轿车后桥总成的一端衔接,咱们的这种风力机是运用两个轿车后 桥总成,即上部一个是 回转体上,下部一个是立式设备在地上上,一则经过第二个后桥总成的“差速器”进行更进一 步的增速,到达1:9左右,二则将动力的笔直 办法再转化成水平办法,经过轴输出办法带 动发电机或许是其它机械设备, 相同的风力机运用同一类型的轿车后桥总成, 所以在一般的 风机上很难处理的“增速器” 强度不行简单出毛病的难题,在这里就垂手可得的处理了。 (C):单浆叶的特征阐明:咱们的这种风力机最明显的特征之一便是一个叶片加上一个 平衡阻尼器的结 构办法,尽管看起来不好看,可是却很好用,这是由于一个叶片可以大幅 度的提风能运用系数,水平轴螺旋桨办法的风力机决议风能转化功率的中心是“周速比”即 风轮叶尖速度与风速之比,这个比值越大则转化功率越高,其最大值是1:16,一般的风力 机在实践作业中可以到达12-13就很不简单了

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