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建筑一体化风机技术

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简介

风机可以联网也可不联网。不联网系统需要储存电厂来储存多余的电力,以便提供更稳定的电力,最适用的地点位为偏远农村区域,如没有电网的偏远的村庄和孤立的小岛。联网系统需要逆变器将产生的直流电转换为交流电以便上网供交流电器使用,随着技术的发展,现代的风机也可以直接产生交流电。

最近建筑一体化风机的技术发展包括提高可靠性,低风速提高发电效率和降低成本等。根据空气动力学原理,现在的风机叶片设计使用轻质材料,所以叶片对轻微的空气流动非常敏感,而且,基于地球电磁,电磁发电机的使用可以制造轻便的系统以便允许低风速。这样以来,当风速即使为每秒几米时,也可以产生电力。

在不影响发电的情况下,为了对建筑更有吸引力,小型风机也在外观设计上更具有视觉吸引力。另外一个目的为了减少/消除叶片转动和变速器产生的噪音。可以采用低噪音叶片设计,震动分离器来减少噪音和在变速器和发电机周围安装声音吸附材料。最后,简化风机组件也可以增加风机应用的吸引力并减少维护成本。这方面的努力包括将逆变器整合到轮毂中。

最后为降低生产成本,先进的叶片制作方法,如喷射铸造法、压缩铸造法和反应喷射铸造法等都已应用到叶片制作过程中以减少劳动力并增加制作质量。

应用方面,在户用太阳能系统的理念之上,户用风电系统的发展呈现增长趋势。典型的户用风电系统由一个小风机、电池和不同的直流电力设备组成。研究表明在风资源良好的海岸地区,相比于户用太阳能系统,户用风电系统更值得应用。

技术可行性和运行条件

小型VAWT经常安装在风资源良好的地方。在安装风机之前,搜集建筑或安装地点的及时风速数据非常重要,只有收集到风速数据后,才能以此确定适宜的风机类型和安装地点以达到最大的发电效率,一个重要的原则就是风机的切入风速、额定风速和切出风速一定要与周围风力情况相匹配。

在风机安装前,尤其是在建筑屋顶安装大规模风机前,一定要确定屋顶结构足以支撑额外的负重,这些包括风机的重量和风机运行时产生的震动,应使用震动吸收技术防止风机震动对建筑结构产生损害并减少建筑物内的噪音,风机通常安装在建筑物较高的位置,对于电伤害的防范措施要布置到位,同时也应该考虑维修的情况。

在之前没有安装过风机的地区,前期研究和开发是实施大规模的建筑一体化风机的第一步。需要当地的风资源分布图来了解不同高度不同地点的风速、频率和风向。在一个特殊的地区来确定风机的适用类型和项目的可行性,数据是非常重要的。如果可行性研究显示投资回报率可行,应确定合适的支持政策和财务机制来让建筑拥有者、开发商、相关的交易商建筑一体化风机项目商业可行。支持的政策应包含并不限于以下几项:

1)对于化石燃料电力供应的减免补贴;

2)对于进口的风机组件减免关税;

3)确定电网增容计划,并与公众沟通制定的计划。对于建筑开发商计算投资回收期进行决策投资实施离网风机系统非常必要。

4)在城镇地区建设智能电网,以关税补偿进行激励以促进风机发电并网利用。

除去上述激励政策,当地的建筑和建设部门应在下面几个方面管理建筑一体化风机的安装:

1)结构安全性;

2)噪音污染控制;

3)并网;

4)城市景观设计指南。

对于实施大规模的建筑一体化风机项目另外一个重要的因素就是建筑的容量,主要体现在以下几方面:

1)计算、模拟和实施合适的风机类型在合适位置使风机发电效率最大化的技术知识,以及风机与建筑及城市整体美化设计技术知识;

2)当地劳动力的安装技能和技术;

3)适用于建筑所有者和设施管理人员的维修程序;

4)小型风机和相应设备的生产。在这方面,产品是低碳产品,同时也提供了新的就业和收入来支持当地绿色经济的发展。

技术现状及市场前景

最近几年,风机技术在全球市场增长迅猛。从2003年到2007年,全球风电装机容量年均增长近25%(从2003年的40000MW2007年的94000MW)。据报道,中国是小型风机的最大市场。据观测,由于年均温度差别不大,在赤道附近区域的风机市场渗透率较低。

对于小型风机来说,初始市场为农村,近海岛屿和偏远的农村地区。在这些区域,电网扩建或新建电厂所需要的设备投资非常巨大,所以安装小型风机是比较合理的。以内蒙古为例,那里已经安装了250000台风机,对于户用风电系统的使用被认为是典范。内蒙古的生产能力是每年40000台。小型风机并网系统在城市区域也已建立了稳固的地位。欧洲风能协会预测由于能源价格较高和电力需求持续增长,风机市场将快速扩张。

对社会经济发展和环境保护的贡献

风电是可再生能力利用的关键组成部分,建筑一体化风机项目的实施作为减缓气候变化的行动对环境有积极的贡献。

户用风电系统使用的风机技术对于社会发展贡献体现在提高了偏远岛屿和农村地区居民的生活质量,包括:

1)更好的环境,避免使用煤油照明,减少了有害物质的排放;

2)通过使用收音机和电视可以获得更多的信息,并开展娱乐活动。

建筑一体化风机项目的实施可以为当地经济的发展提供更多的机会,包括:

1)通过降低电力支付成本,减少家庭财政负担;

2)对于家庭/建筑所有者提供了向电网销售剩余电力的机会;

3)向当地劳动力提供了技能和工作机会;

4)发展当地绿色经济的机制。

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