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一種低成本千瓦級風力發電機的經濟效益分析

2011-04-21 來源:浙江日昇科技有限公司 瀏覽數:2315

在當前能源緊缺的環境下,風能利用是受國內外廣泛重視的新能源項目之一,其最大的優點是在目前的多種新能源利用中相對制造成本價格是最低的,目前的成本大約是每瓦十元左右(按075月原材料價格計算)。
現在的流行方式是大型風力發電機組大規模并網發電已經成為投資開發的主要形式,然而投資巨大,動輒幾十個億、幾百個億的投入額度,令普通的中小投資者望而生畏。
 那么中小投資者就沒有希望插手風能利用了嗎?答案是否定的!本人在積累20余年的風能利用經驗的基礎上開發了一種《低成本千瓦級風力發電機》就是專門針對中功率(幾到幾百千瓦功率范圍)范圍的風能利用的好項目,可以使投資幾萬到幾百萬的中、小投資者插手風能利用,并且可以快速的獲得長久而穩定的優厚回報,下面進行簡單介紹:
 通過我的創新的發明技術(詳細的技術特點分析見《低成本風力發電機技術特點分析》一文,此處略)在保證質量的基礎上,大幅度的降低了制造成本,制造成本是現有成本的1/4-1/5,所以這是一種廣大用戶包括農村的農民,都有可能買得起、用的起的較大功率的機型,在使用中也能夠獲得較大的實際收益。
這種低成本的風力機,能夠解決農村的炊事、取暖、增氧、農產品加工和農村交通、農業動力問題,將能夠極大的解決目前農村能源方面的一系列難題。
 比如:在炊事、取暖方面可以利用電磁爐方式來做飯、燒開水,即不見明火又沒有任何有害氣體的產生,方式是利用蓄電瓶儲存不穩定的風電(4只電瓶充滿可以使用1周時間),通過逆變器(2-3千瓦正弦波逆變器)變成220V的穩定的交流電,使用普通的220V電磁爐即可,另外這種逆變器產生的電能可以輸送到300-500米遠,帶5瓦節能燈2千瓦可帶400個,3千瓦可帶600個,完全可以滿足一個中等村莊的全部照明。
 取暖可以采用風力機直接帶動風鍋爐風能制熱方式提供大量的熱源供冬季取暖使用,制冷也是直接的從輸出軸輸出動力,帶動制冷機工作,在夏季為用戶提供大量的冷源。
我們根據長期的觀察,摸索出葉片的數量與風輪的轉速(葉尖速度)是反比的關系,即風輪上葉片數量越多則轉速越低,也就是周速比越低,所以葉片數量多的風力機并不能增大功率,反而使風能利用系數大大的降低,即浪費了材料又減低了效率,所以我們的這種單漿葉的形式是從多年的實際經驗中摸索出來的,達到了即降低成本又提高了效率,實測周速比接近116,風能利用系數接近0.6,是目前的其它多漿葉風力機根本無法相比的,更有利的是單槳葉形式在進行靜平衡和動平衡選配時,完全不考慮多葉片的配平衡問題,多槳葉機組的多個葉片,不但要求每只葉片的重量一樣是平衡的,還要求重心平衡,更要求葉片在產生升力時的每只葉片的升力一致,否則在運行中必然產生震動、抖動,嚴重時能夠使整個塔架晃動,所以不選配葉片要使風力機能夠正常工作是不可能的,而在制造葉片時由于工藝關系,每只葉片不可能做到上述要求的完全一致,所以在制造、組裝一臺風力機時必須在多只葉片中進行選配,使3只葉片盡可能滿足靜平衡和動平衡的要求,這也是大型風力機制造成本居高不下的原因。
而我們的這種單槳葉形式完全不必考慮葉片的選配問題,無論是重一點,或者是輕一點的葉片都能夠使用,只是在風輪的對應端的平衡阻尼器上減一點或者是增加一點配重而已,很容易就達到了靜平衡”“動平衡的要求,使風輪能夠平穩的轉動,不但安全,壽命又長,也就是提高了效率又大幅度降低了制造成本和制造難度。
(D);發電機下置的優點:綜觀現有的各種型號的風力發電機,一般都是將發電機安裝在塔架的頂部,其實這種方式有許多弊病,一是塔架的強度要求很高,成本很大;二是發電機的維修保養在高空很困難;三是必須采用防護功能特別好的發電機以對抗惡劣的自然氣候,否則很容易出故障;四是如果遇上超強風速造成塔架倒架時必然損失很大,無法短期內修復,而我們獨創的發電機下置方式完全克服了上述傳統機型的弊病,比如:
一是塔架的強度不需要設計很高,只要能夠負荷一個主軸承和一個單漿葉風輪轂總成,即可滿足需要,材料使用量少的多,強度也不需要做的太高,因此大幅度降低了成本;
二是發電機和其它被帶動機械設備系統的維修、保養很容易,就在地面進行;
三是可以采用最便宜的農用發電機(或者是普通發電機),并不需要特別的防護型高檔發電機,僅僅是采用農用發電機就能夠減少很大的投入(這兩種發電機的價格相差10倍以上);
四是在抽水、制冰、魚塘增氧、粉碎機械使用等轉速要求不高的場合可以直接使用上述機械傳動方式,直接由風力機拖動需要使用的機械,選擇的原則是根據用戶的使用需要配以不同的皮帶輪組或者是動力軸方式,達到被拖動的機械正常工作而定,這樣的方式就更是大幅度的降低了成本,這種方式比傳統的使用風力發電機的成本低10倍以上。
五是即便遇上超強風(如臺風)時刮倒塔架,也僅僅是損壞一個葉片的風輪轂和后橋總成(汽車后橋的強度是有目共睹的,往往損壞不大能夠繼續使用),尤其是50千瓦以上的大型發電機,在我們的這種風力機上使用時更能夠體會到發電機下置的安全、方便和容易維修管理的特色。
總之,這種風力機是集中了作者的20余年的風力機推廣、使用、管理、維修的經驗,參考現代大型風力發電機的特點和我國的風能資源很好的地區的農、牧、漁民的實際情況,在此基礎上創新的新技術,大幅度的降低了成本,又提高了質量,可以使多種、多方面的用戶使用風力機,從取之不盡、用之不竭的風能中產生巨大而良好的經濟效益和環保、生態效益,普及、推廣將具有巨大的經濟效益和巨大的環保效益。
作者:浙江日昇科技有限公司技術開發部高級工程師鄭爾歷
作者簡介:
鄭爾歷:高級機電工程師,原甘肅省風能技術開發公司副經理,原安西縣科委副主任;安西縣能源辦公室主任;安西縣風能技術開發服務中心主任;現任浙江日昇科技有限公司技術開發部高級工程師
 如果在海邊也可以將海水制成冰塊供應漁船使用,同時也進行了海水淡化(海水制冰時大部分淡水結成冰塊,小部分變成高濃度鹽水,略微干燥即成為海鹽)。
 我這種風力發電機由于功率較大(范圍在5-600千瓦),所以直接投入市場也會產生較大的經濟效益,方式概述如下:
1、當然最理想的方式就是并入大電網每度電上網電價在0.55-0.61元人民幣左右,拿50千瓦(風大時可以達到120千瓦)機組來說,購買一臺約15-20萬元(086月份原材料價格計算,并網型),立起并網后,在正常狀態下,每小時向電網輸入50度電(風大時可以達到120千瓦),上網電價按0.5元計算就是25元,每天發電10小時就是250-600元,每年3650小時一年就是91250-219000元,而不再花費任何燃料費用,只要有風,就有源源不斷的收入產生,風力發電機的設計使用壽命是20-30年(詳細技術問題如壽命可看《一種低成本千瓦級風力發電機技術特點分析》一文),期間只是花費一些葉片和磨損件的更換,投入產出比在14--16左右。
如果當地風能資源好,每天有15-20小時發電(如在甘肅省的瓜洲縣每年有4948小時的有效風能利用時間,在山東省的青島市每年有7115小時的有效利用時間),那么1年就能夠收回成本甚至更短時間,投入產出比在16—18左右。
 如果一次性投入30-50臺風力發電機,就是一個小型的風電場,每臺機組按10萬元計算,投入300-500萬元,20年時間可以獲得1500-3000的收入,而那時發電機組的塔架、回轉體、傳動軸、發電機等主要部件都是完好無損的。
 電力能源是人類長期必須使用的能源,在可預見的時間內(幾百年內)不會因為供大于求的問題而使投資者遭受很大的損失,并且這種綠色環保能源的開發還能夠避免二氧化碳的產生,這是有利于全球的發電方式,將會獲得全民的大力支持和社會好評。
2、建立低成本、低投資的風力充電站

【延伸閱讀】

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閱讀上文 >> 風電與蓄能電站配套運行問題淺析
閱讀下文 >> 戰略性新興產業知識產權研究等待破題

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