风能论文范文

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在市场经济的条件下，企业面临的风险很多，其中对企业的影响最大的应属财务风险。财务风险最主要的表现形式就是支付风险（本文主要也就是针对该种风险），这种风险是由企业未来现金流量的不确定性与债务的到期日之间的矛盾引起的。许多企业正是没有处理好二者的关系，影响了企业的正常生产经营，甚至最终破产。所以如何减小财务风险、回避财务风险就成了企业财务部门的一项重要工作。财务预算是企业全面预算的一部分，企业想要回避财务风险，获得顺利发展，必须要搞好财务预算。一般而言，财务预算所考虑的不是利润，而是现金流量的确定性与到期债务之间的关系。企业在编制预算时要充分考虑到财务风险对企业的影响，企业财务部门应尽量通过预算安排好资金的使用，从而回避企业的财务风险。

二、如何通过财务预算回避财务风险

财务预算着眼于公司资金的运用，同时可以指导公司的筹资策略，合理安排公司的财务结构。在公司的各种资产中，流动性资产过多，流动性虽相对较好，但会影响其盈利能力。公司财务结构中，短期负债的资本成本较低，但相应的财务风险较大。企业的财务预算就是要处理好资产的盈利性和流动性，财务结构的成本和风险的关系。而财务预算的核心是企业的现金预算。现金预算通过对现金持有量的安排，可以使企业保持较高的盈利水平，同时保持一定的流动性，并根据企业资产的运用水平决定负债的种类结构和期限结构。现金预算的具体作用体现在：（1）解释企业的现金从何而来，用到那些地方；（2）企业在未来何时需要现金，如何筹集用于到期支付的现金；（3）如何通过现金预算避免不合理的现金支出；（4）如何抑制现金流量的滥用。

一般而言，若公司能确定知道未来的销售量、应收帐款回收情况和生产情况，它就可以将付款到期日与企业未来的现金流量对应起来，这时企业不必持有多余的流动资产，也不必进行不是绝对必要的长期融资。若不能，企业就必须保持较大的安全边际，增加流动资产的水平（尤其是现金和有价证券），同时延长融资的到期安排。需要强调的是，财务预算必须是主动的，不是被动的消极应付。在进行财务预算的时候，一方面要考虑到公司的业务情况来安排企业资金的使用，并在风险和收益之间作出选择，同时结合企业的实际情况来安排企业的财务结构。例如公司若没有近期到期的负债，盈利状况、现金流动状况较好，这时可以适当提高公司的负债比率，这样一方面可以降低企业的财务成本，另一方面可以利用财务杠杆的效用，提高净资产收益率。芝公司近期的负债即将到期的较多，则要特别注意现金流动情况，在编制现金预算时，减少一些可以延迟的支出，加强应收帐款的回收，推迟大的固定资产开支，必要时还要考虑其他资产的变卖。

三、企业处于不同阶段时的财务预算

企业在初创时期，必然是现金流出较多，除了固定资产开支以外，其他方面的开支也相应较多，使得企业净现金流量为绝对负数，同时新产品开发的成败及未来现金流量的大小具有较大的不确定性，投资风险大。在这种情况下，企业首先要搞好投资项目的总预算，对投资项目的总支出进行规划，并对项目的可行性和优劣进行选择；项目预算要考虑各种不确定因素对企业发展的影响，充分考虑项目所涉及的风险因素。若公司是从无到有建成的，这时全部是自有资金，对应的财务风险就较小，公司主要考虑的问题是如何创建自己的品牌，迅速打入市场，为顾客所接受。项目预算对企业的发展具有决定性的意义，决不能忽视，既不要盲目上项目，也不要放弃企业发展的契机。若要回避财务风险，一个很重要的方面就是要在时间上考虑项目支出的时间安排，进行筹资预算，满足资本开支的需要。

企业在成长时期，急于扩大市场占有率和开发市场潜力，这时预算管理的重点是借助预算机制与管理形式来促进营销战略的全面落实以取得企业可持续的竞争优势。现金预算能够在多大程度上支持营销策略是财务预算的核心工作，进行财务预算时要考虑应收帐款收回的可能性。同时，这时公司各项借款较多，要注意在时间上进行安排，必须为未来长期负债的偿还作准备。假如公司的财务状况不佳，现金流动状况不好，有即将到期的债务，到期展期的可能性又不大，公司营销策略就不能单求扩大市扬而应以现金回收为主，其他各项开支也必须有所减少，以度过难关。企业成熟时期，市场增长虽减缓，但企业已占有相对较高、较稳定的份额，一般来讲现金流量为正数，且能保持较高的稳定性。此时公司的潜在风险：一是成熟期长短变化导致持续经营的压力与风险厂是成本控制压力与风险。这时成本控制是伦业预算管理的核心，企业欲达到期望收益必在成本上进行挖潜。邯钢经验正是强调成本管理是企业管理的核心与主线，以达到增大现金净流量的目的。若企业考虑上新的项目，成熟期的末期最为合适，因为此时企业资金压力相对较小，市场销售情况较为稳定，利于筹资。

企业衰退期时期，销售出现负增长，这时不该继续扩大产品的生产，编制财务预算要做到监控现金有效收回并保证其有效利用。此时公司有较多现金，若无较好的短期项目，应该归还可以还掉的负债，减少公司财务成本。

四、预算编制方法上的选择

固定预算也称静态预算，它是根据未来固定不变的业务水平，不考虑预算期内生产经营活动可能发生的变动而编制的一种预算。这种预算对业务较为稳定的企业比较合适，但是，对业务水平经常变动的企业就不合适了。相对而言，弹性预算则是考虑了业务的变化水平，把产品的成本分为变动成本和固定成本两大部分，这样就可以比较清楚地反映企业工作成果的好坏。滚动预算的主要特点是连续不断地始终保持12个月，每过去一个月，就根据新的情况调整和修订后几个月的预算，并在原来的预算期末补充一个月的预算。这种预算一年中头几个月的预算要详细完整，后几个月可以粗略一些。随着时间的推移，原来较粗的预算逐渐由粗变细，以此反复，不断滚动。滚动预算不但可以保持预算的完整性、连续性，而且由于预算的不断调整与修订，使预算与实际情况更加适应，有利于充分发挥预算的指导和控制作用。所以，对于处于成熟期的企业建议采用固定预算，而处于其他时期的企业则采用弹性预算和滚动预算更为适宜。

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关键词：商业银行；风险管理；巴塞尔资本协议

随着全球金融一体化进程的加快，商业银行面临的经营风险日益复杂。2003年5月，中国银监会公布了巴塞尔新资本协议概述(即BaselII第三稿)。新协议以最低资本要求、监管检查和市场约束三大支柱取代了旧协议的单一资本充足率要求，而且最低资本要求中不仅包括原来的信用风险和加权风险资产，还包括对市场风险、操作风险的量化。就中国银行业目前的风险管理水平而言，与国际大银行相比还有较大的差距。提高我国商业银行的风险管理水平，是未来几年银行业亟待解决的问题。

一、《新巴塞尔资本协议》关于风险管理的新理念

《新巴塞尔资本协议》阐述的不仅仅是最低资本金要求、监管当局的监督检查、市场约束三大支柱，其内容远比我们一般意义上所归纳的三大支柱要丰富得多。《新巴塞尔资本协议》的核心是风险管理，它从不同角度阐述了关于商业银行风险管理的理念。

(一)风险管理是商业银行的核心功能。传统上，我们认为商业银行是以追逐利润为目的的金融企业，核心功能是向社会提供信用中介、金融服务，是典型意义上的间接融资的金融机构。由于来自外部、内部的压力，商业银行业务、经营理念不断创新，其业务已不再局限于信用中介，而是多元的综合的业务。因此，商业银行的定位也出现了新的变化，其核心功能不是简单的信用中介、金融服务，而是风险管理，换句话说，商业银行的核心功能、基本任务是管理风险。

(二)商业银行的风险管理是全面风险管理。随着商业银行生存、发展的外部环境发生变化，特别是利率市场化以来，以利率风险为主要风险的市场风险成为商业银行在新形势下面临的新的、重要的风险，使商业银行对风险有了新的认识，管理有了新的发展。《新巴塞尔资本协议》指出，商业银行面临信用风险、市场风险、操作风险，商业银行的风险管理是全面风险管理。

(三)监管当局的监督检查、市场约束是风险管理的重要手段。《新巴塞尔资本协议》认为监管当局的监督检查、市场约束是风险管理的重要手段。它对监管当局的监督检查的重要性是这样描述的，“对风险的判断和资本充足率的考核仅考察银行是否符合最低资本要求是远远不够的。因此，新协议提出的监管当局的监督检查突出了银行和监管当局都应提高风险评估的能力。毫无疑问，任何形式的资本充足率框架，包括更具前瞻性的新协议，在一定程度上都落后于复杂程度化高银行不断变化的风险轮廓，特别考虑到这些银行充分利用新出现的各种业务机遇。因此，这就需要监管当局对第二支柱给予充分的重视。”

(四)建模是风险计量的基本方法。尽管风险是否能够通过模型计量精确计算存在争议，但从理论上看，商业银行通过符合监管当局要求的内部模型计量的风险敏感性强，资本消耗小。

二、我国银行业风险管理的现状

我国商业银行的风险管理起步相对较晚，风险管理理念和风险防范意识与西方商业银行相比还有许多不足与问题。

(一)过分追求业务指标，忽视风险管理。由于我国各商业银行中间业务开展较为缓慢，市场成熟度低，业务种类不够丰富，这使得众多商业银行不得不将利润的增长点更多地放在贷款业务上。与此同时，我国经济的快速发展，市场和企业对银行资金的旺盛需求使得银行信贷扩张。另外由于市场竞争激烈，一些基层银行领导经营指导思想有偏差，重贷款客户的开发，轻贷款质量的管理，不严格执行信贷管理规章制度，导致降低标准发放贷款，形成信贷风险。

(二)尚未建立科学的风险管理体系。我国商业银行风险管理工作的重心主要集中在对资产风险的重组、转化、清收、处置等事后管理上，而对风险资产的事前、事中的防范控制做得不够。各个业务部门对各自业务的风险状况分头管理，缺乏统一的管理目标和风险信息沟通；风险管理部门对于分散在各个部门的风险管理并未起到检查和督导作用。不良贷款边清边冒的问题比较突出。

(三)风险识别和管理手段落后，缺乏事前风险防范预警机制。国外商业银行在风险管理方法上，注重运用数理统计模型、金融工程等先进方法，达到了对风险管理全过程的全面监督和控制。而我国商业银行长期以来，在风险管理方面比较重视定性分析，缺少必要的量化分析，导致在对风险识别、度量等方面不精确，对于早期风险的防范仍存在较大缺陷。

(四)风险管理工具及技术方面有较大的差距。目前，国际金融市场上，一方面各种金融衍生工具层出不穷，金融创新业务在银行业务中占据着越来越大的比重；另一方面，金融风险与市场不确定性不断增强，银行风险管理日趋复杂。然而，国内商业银行在金融产品创新以及金融工具的使用方面远远落在了西方国家之后。国外很多风险管理工具和理念至今尚未在国内银行业风险管理过程中发挥作用。

(五)内控管理机制不完善，风险责任不明晰，风险管理执行力度较弱。我国商业银行的内控机制还不能完全适应防范和化解金融风险的需要，不能适应银行审慎经营和银行业监管的需要。银行内部缺乏一个统一完整的内部控制法规度及操作规则，不少制度规定有粗略化、大致化、模糊化现象。我国国内商业银行的不良资产长期居高不下的一个原因就是缺乏严格、有效的内控管理，审贷分离不够严格，风险责任不明晰。另外银行会计、储蓄、出纳、信用证、承兑贴现等这些业务的操作环节内控管理不到位，执行制度不力等问题促使这些业务岗位的案件呈现出高发势头。

(六)奖罚激励机制不完善，忽视风险管理要求。国内商业银行普遍实行以提高市场占有率为导向的经营战略，追求客户数量和业务规模的增长，相应地基层机构对业务经营指标的考核存在重存贷款总量、轻质量效益的倾向，加上责任追究制度不落实，对违反规章制度的行为及造成不良贷款的责任人，处罚不及时且偏于宽松，达不到惩罚的目的，导致约束制度虚化，形成风险。

(七)风险管理人才基础比较薄弱，风险管理专业人员缺乏，对市场风险识别、监测和控制的专业化能力有待提高。虽然有些商业银行外购了市场风险计量模型和监控系统，但由于缺乏有洞察力、判断力和掌握先进经营管理知识、精通风险管理理论和风险计量技术的专业人才，使得所引进的先进的市场风险计量模型和监控系统未能发挥预期的作用。同时，我国还没有形成职业化的风险管理人才队伍。

三、提高我国商业银行风险管理能力的对策

我国作为转型时期的发展中国家，以及我国宏观经济体制的特殊性和国内风险管理理论研究及其应用的滞后，我国商业银行的发展仍不规范，抗风险能力较弱。按照国际银行风险管理的理念和经验，结合我国商业银行的特点和要求，提高我国商业银行的风险管理水平，关键要在银行内部采取有效的途径和方法，同时，围绕风险管理的文化、体系、技术等方面也要进一步发展和完善。

(一)吸收全面风险管理的理念

。要求不但重视对传统的信用风险的管理，而且要全面考虑市场风险、操作风险等因素的管理，并逐步应用于信贷决策、资本配置、经营绩效考核等业务管理的全过程。银行不能一味追求资产规模扩张和短期盈利增加，而需要将各种风险价值计算在内，将当期收益扣除经计量的预期损失，据以推测各种收益率，促进长期持续盈利能力的增强。

(二)健全风险管理组织体系，实现全方位、全过程的风险管理。当前国内商业银行要建立符合自身战略定位的全面风险管理体系，逐步形成由银行董事会及其高级经理直接领导的，以独立的风险管理部门为中心，与各个业务部门紧密联系的内部风险管理系统。董事会作为全行风险管理的最高决策机构，负责对风险管理的整体战略决策，对银行风险管理负有最终责任、独立的风险管理部门实行垂直领导，具体实施对本行风险的全面管理，推动风险管理体系建设。在执行层面上要改变以前商业银行内部条条框框的行政管理模式，实现以业务流程为中心的管理体制，业务部门也要逐步设立单独的风险管理岗位，从业务风险产生的源头进行有效控制，各部门业务主管和业务经理对其业务风险负责，使风险管理横向延伸，纵向管理，实现管理过程的扁平化。与此同时国内商业银行应积极借鉴国际大银行的组织模式与运作经验，加快法人治理结构的建设。通过引进战略投资者，建立权利、责任、利益边界明晰的组织架构和运行规范，管理科学，内控严密，运转高效的经营机制和管理体制，加快推进体制改革和机制转换，提高风险防范能力和内部控制水平。

(三)提高风险计量水平，增强风险监测和防范能力。《新巴塞尔资本协议》在提出信用风险、市场风险、操作风险的基础上，绐出了计量三大风险的方法。《新巴塞尔资本协议》计量三大风险共设计了8种方法，除信用风险的标准法外，其他7种方法均建立在模型设计的基础上。这反映出通过建立数学模型计量风险是《新巴塞尔资本协议》提出的新要求，因此，要重视计量方法的引入和使用。我国商业银行要紧跟国际商业银行风险管理的步伐，引入先进的风险管理计量方法。一是要从观念上充分认识商业银行使用计量方法对风险进行管理的意义，这是商业银行风险管理理念的转变。二是研究能够准确计量我国商业银行风险的方法。在争取巴塞尔委员会支持的基础上，充分掌握《新巴塞尔资本协议》思想的前提下，设计我国商业银行信用风险、市场风险、操作风险的计量模型，然后积累数据，对计量模型进行测试，修正后确定三大风险的计量模型，并且在我国商业银行中推广，全面实施《新巴塞尔资本协议》。

(四)制定合理的考核指标，在控制风险的前提下实现可持续发展。考核指标的制定要全面考虑是否符合实际，是否有利于银行的长远经营目标，不能误导各级经营管理人员。商业银行作为企业，经营业绩和经营规模当然是十分重要的，但作为决策层绝不应过于强调某一方面的重要性，不能让利润或经营规模掩盖一切，否则可能对管理层和经营层传达错误信息，以增加风险为代价，甚至在一定程度上破坏内控环境。要减少考核指标制定过程中的主观性在充分考虑实际情况的基础上建立起以利润、不良资产控制为主，业务规模为辅的考核指标体系，实现商业银行效益和可持续发展的综合平衡，最终实现长期利润最大化。

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关键词：甲醛人体解剖通风系统变频调速PLC

1.引言

江西某医学院新建六层智能化基础实验大楼，建筑面积8900m2。其中二楼和三楼各有六间人体解剖实验室，每间实验室放置六床升降式解剖台，供学生上人体解剖课。经过福尔马林浸泡过的尸体标本放在解剖台上，对人体的皮肤和眼睛有强烈的刺激作用，影响学习效果。众所周知，福尔马林，是化学物品甲醛（CH3OH）的医学名称，在医院是用来浸泡尸体标本的液体。在常温常压下，甲醇为无色、透明、易流动、易挥发、可燃的液体，具有与乙醇相似的气味。医学专家认为，甲醇是一种慢性中毒药物，对人体的神经系统和血液系统影响最大，它经消化道、呼吸道或皮肤摄入都会产生毒性反应，甲醇蒸气能损害人的呼吸道粘膜和视力。甲醇摄入量超过4克就会出现中毒反应，误服一小杯超过10克就能造成双目失明，饮入量大造成死亡。我国有关部门规定，空气中允许甲醇浓度为5mg/m3。

为此，新建的人体解剖实验室，需要安装通风设备。简单的做法，在实验室面向室外的墙上，安装机械轴流风机或排风扇，投资少，但是通风效果差。智能化基础实验大楼，采用管道集中通风系统。每间人体解剖实验室的每床解剖台位置上方设置送风口，送风机通过风管送进新风，压制甲醇液体向上的挥发；每床解剖台下方设置抽风口，连接解剖台，排风机通过风管排出甲醇液体挥发的气体，形成完整的送风排风系统，循环通风换气，改善实验室教学环境。

2．工艺及系统简介

实验大楼坐北朝南，二楼、三楼各有朝南三间(21、23、25、31、33、35)和朝北三间(22、24、26、32、34、36)解剖实验室，依据解剖实验室的位置和通风管道的走向,二、三楼南北方对应的四间实验室(例如21、22、31、32)共用一组通风系统，大楼共设三组，每组通风系统由送风和排风两个子系统组成，送风机电动机18.5kW，排风机电动机22kW，风机和配电室设置在大楼屋面。教学要求每间解剖实验室都能单独开停送风机和排风机，排风风量可以调节大小；每床解剖台都能单独使用风管的送风和排风。

为此，确定通风系统控制的技术性能要求：

（1）1#、3#、5#送风机采用软启动器启动，减少对电动机启动的冲击，降低风机启动的噪音。

（2）2#、3#、6#排风机采用变频器调速。

（3）1#送风机、2#排风机供21、22、31、32解剖实验室使用；3#送风机、4#排风机供23、24、33、34解剖实验室使用；5#送风机、6#排风机供25、26、35、36解剖实验室使用。2#排风机电气原理图见图1。

（4）每间解剖实验室设有一个控制箱，均可以启动停止送风机和排风机。其逻辑关系，以1#送风机、2#排风机供21、22、31、32解剖实验室为例（以下相同）:

21、22、31、32中任意一个解剖实验室，都可以启动停止送风机和排风机。排风机由变频器控制电动机转速调节风量，设计0~8八档速度，使用一个解剖实验室，则上二档速度；使用二个解剖实验室，则上四档速度，反之亦然；当四个解剖实验室都上课时，变频器则全速工作。如果速度不合适，各解剖实验室控制箱还有升速、降速按钮，每按一次，升一档速度或降一档速度，只有四个解剖实验室全部不用时，送风机和排风机才会停止工作。

实验室控制箱控制原理图如图2所示。

（5）每间解剖实验室送风和排风管道分别设有电磁总阀，每床解剖台的送风和排风管道口分别设有电磁支阀。

（6）控制系统的操作设有就地和联动两种。就地操作在大楼屋面配电室开关柜上，仅供调试维修使用。联动是由各解剖实验室控制。

3．变频器和PLC应用

为了实现以上控制系统的技术性能要求，需要应用变频器调速和可编程序控制器（PLC）技术。2#、3#、6#排风机各采用一台变频器进行调速，整个控制系统采用一套可编程序控制器。

3.1变频器的选型

目前，市场上流行的通用变频器主要的种类有富士电机公司的FRN-G9S/P9S系列、三菱电机公司的FR-A540/FR-F540系列、西门子公司的MMV/MDV系列、安川公司的VS-616G5系列、三肯公司的SAMCO-i/iP系列及台达公司VFD-M系列等。考虑到变频器的性能价格比和供货的方便性，选用了富士FREN1C-5000P11S型号的变频器。其主要参数：

负载特性转矩随转速的平方递减。

电机容量22kW。

变速范围30～60Hz。

控制方式多步频率速度控制

对于四个实验室所要求的八档转速，通过PLC控制变频器输入控制端X1、X2、X3的状态来实现。

3.2PLC的配置

可编程序控制器选用富士电机公司的FLEX-PC型。整个控制系统需要PLC的输入、输出点分别是32点和48点，全部为开关量。

CPU模块：NJ-CPU-E4

电源模块：NI-P1

输入模块：NJ-X8-5

输出模块：NJ-Y8-R

显示单元：N-DSET2

部分系统I/O联接图如图3所示。

这种PLC机型程序内存容量RAM8K步，最大输入输出点数256点，有RS-232C/485等通讯端口和人机接口，并配有便携式编程器N-HLD011E，不仅可以用手持编程器对其编程，还可以通过PC机进行编程，另外还能在人机界面上显示PLC的有关信息。

3.3软件的设计

21、22、31、32实验室开启、停止2#排风机的按钮信号并联输入PLC，通过移位寄存器指令组合，输出控制BJ1、BJ2、BJ3的通断，组成多步频率信号，改变2#变频器的频率及2#排风机的速度，并且对应开启实验室的电磁总阀。

21、22、31、32实验室提升、降低2#排风机的按钮信号并联输入PLC，通过移位寄存器指令组合，输出控制BJ1、BJ2、BJ3的通断，组成多步频率信号，达到调节2#变频器的频率及2#排风机的速度目的。

图4为主要程序梯形图。

结束语

江西某医学院基础实验大楼通风系统2001年9月投入使用以来，送风、排风效果好，人体解剖实验室环境大为改善，变频调速控制系统工作稳定、可靠，操作方便，排风机节能效果显著，达到设计要求，获得教师学生一致好评，并为基础实验大楼迈向智能化建筑创造了条件。

原设计在每间人体解剖实验室内，安装甲醇气体检测探头，检测空气中甲醇气体的含量，将检测信号送入PLC处理后，控制变频器的频率及排风机的速度，实现基础实验大楼通风系统智能化控制。但是，由于甲醇气体检测探头价格昂贵，业主没有采用，留待今后完善。

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拆除并更换现有4台罗茨风机，项目实施后现场工作环境得到改善，设备稳定性增强，设备维修成本降低，设备运行能耗降低。更换后具体指标要求如下:1)风机供风量及出口压力保持不变，标准状态下最大供风量Q=1800m3/h，压力P=147KPa。2)风机整机运行效率大于80%，叶轮效率大于90%，年运行耗电量节约15%～20%。3)风机出口最高温度不得超过环境温度+60°。4)风机集气罩外监测噪声≤85dB(采用风机和罗茨鼓风机噪声测量方法GB/T2888—91)。

2工程特点及难点

鼓风曝气是废水好氧处理中一个重要环节，水深越深，充氧能力越强，氧利用率越高，从理论上讲，风机出口风压越高，水池越深，对于废水站充氧曝气越有利，但受流体升压原理、机械加工精密度及设备性价比的限制，污水处理用风机设计出口压力小于1个大气压(10m水柱)，好氧池水深设计低于10m，在该条件下运行稳定性及经济性最好。部分钢厂焦化废水处理站好氧池池深及配套风机式。宝钢焦化废水处理站有好氧池6座，每座长×宽×深=16.00m×16.00m×11.6m(地上5.3m，地下6.37m)，有效水深10.67m。此水深相比较国内焦化废水处理站好氧池池深多为7～8m，有效水深6～7m的条件，对风机的要求更高。合理选择风机的类型，是该节能改造项目顺利实施的难点和关键因素。

3工程设计

3.1风机选型

鼓风机由转子、轴、叶轮、轴承、同步齿轮、联轴器、轴套、机体、底座、系统等部分组成，按类型可分为:离心式风机、罗茨风机、回转式风机和水环式风机。污水处理厂多采用离心式风机或者罗茨风机，离心式风机又分为多级离心式风机和单级离心式风机两大类，根据工况不同均有实际应用。各类风机的优缺点说明，为节约用地、增加设备稳定性、提高效率节省能耗，本次设计采用单级离心式风机替代罗茨风机的方案。单级离心式风机主要有涡轮传动式、磁悬浮式、空气悬浮式三种。磁悬浮式及空气悬浮式单级离心风机对小风量低压力工况运行效果最好，造价低，经济效益最明显。在出口压力大于10m的工况下无运行实绩，原因在于随着风量增大，压力升高，产品成熟型号的变少，设备稳定性变差，当配套电机用电量高于200kW时，需要增加高低压变频器，导致价格陡升，价格优势不明显。项目综合考虑一次性投资、运行稳定性等因素，本次改造采用涡轮传动单级离心式风机(以下用离心式风机)的方案。

3.2主要设备参数

1)曝气用离心式风机共设计3台(2用1备)，标准状态下单台风量Q=6900m3/h;出口风压P=147kPa，配套电机N=315kW，电压3kV，保证系统最大供风能力不变。风机含本体及进口扩压消声器、出口柔性接头、放空消声器、放空电动阀、出口止回阀、整机隔声罩、现场控制柜及集中控制柜、专用工具及随机备品备件。风机吸排气系统选择带进出口导叶，具备进出口导叶连动控制功能。风机配套油路系统及风管的控制及保护。控制采用现场操作，中控室监控的控制方式。2)离心式风机出口温度夏季极端气温100℃，远远高于好氧池实际控制水温33～35℃，需在每台风机出口增加空气换热器，换热器处理风量6900m3/h，换热器进口温度100℃，出口温度50℃，设备进口压力1.47MPa，出口压力1.40MPa，换热器用循环水进行热交换，单台换热器循环水用量15m3/h，进口温度33℃，出口温度45℃，循环水就近从地下3m管沟中接出。3)罗茨风机为容积式风机，出风主管径DN400，风管流速30m/s。改用离心式风机后，若风速过高会导致实际流量—压力曲线发生偏移，离心式风机无法在高效区运行，设备故障率高、能耗高、使用寿命减少。因此需控制风主管流速理想流速8～10m/s，保证喘振裕度在100%～110%，需将出口主管径更换为DN700，管材采用不锈钢304管，路由不变。从风机出口汇总后爬升经过缺氧池顶部达到好氧池后分入各用气支管。

3.3工艺布置

风机区域占地面积312m2，长×宽=26.00m×12.00m。原地拆除4台罗茨并更换为3台涡轮传动单级离心式风机，单台设备基础长×宽=5.20m×2.60m，空气换热器安装在出口管道上。为保护设备防止潮湿，顶部加盖挡雨棚，棚内设计5t电动单梁悬挂起重机1台，跨度8m。

3.4节能分析

不同的运行工况，离心式风机在不同流量对应的运行功率。根据现场实际运行要求，对标准状态运行用电对比，结果如下:1)极端工况(占全年1/4)风量为13800m3/h时，罗茨风机开3台，离心式风机开100%，年用电量:罗茨风机为578.16×104kW;离心式风机为457.27×104kW。2)正常工况(占全年3/4)风量为9180m3/h时，罗茨风机开2台，离心式风机开66%，年用电量:罗茨风机为385.44×104kW;离心式风机为15.36×104kW。3)年综合节约电量=离心式风机用电量—罗茨风机用电量为82.79×104kW。综上所述，采用离心式风机对于节约用电效果好，年节约用电可达82.79×104kW，年节约用电19.09%。按工业用电单价0．79元计，年节约费用65.4万元人民币。

4工程投资及运行效果分析

4.1工程投资

该工程总投资约1000万元(不含增值税)，其中:设备费约700万元，建筑安装费约120万元，动产类材料费约100万元，其他费用约80万元。

4.2运行效果分析

设备投入使用后，运行稳定，离心式风机整机运行效率达到82%，叶轮效率95%，隔声罩外1m噪声82dB，夏季出口温度为100℃，节约年用电量19.09%。总体指标满足改造目标的要求。设备更换前，罗茨风机每年需要大修更换轴承，年维护总费用为36万元。设备更换后，离心式风机1年仅需更换1次油过滤器滤芯及2次进口空气过滤器滤芯。可节约设备维护费用32万元/年。综上所述，采用离心式风机替换罗茨风机，实际运行费用可节约97.4万元/年。

5结语

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论文摘要：风能是一种清洁，安全，可再生的绿色能源，利用风能对环境无污染，对生态无破坏，环保效益和生态效益良好，对于人类社会可持续发展具有重要意义。进入20世纪70年代，在世界范围内爆发的能源危机告诫人们，要生存就要寻找开发新能源，此后各国政府纷纷制定能源政策支持新能源的开发利用。现今调整能源结构、减少温室气体排放、缓解环境污染、加强能源安全已成为国内外关注的热点。国家对可再生能源的利用,特别是风能开发利用给予了高度重视。

近年来，世界风力发电事业蓬勃发展，截至2006年年底，全世界风力发电装机容量已达7422万千瓦，预计到2010年全世界风力发电装机容量将达到149．5吉瓦。

我国风能资源丰富。据中国气象科学研究院的初步测算,我国陆地10m高度处可开发储量为2.53亿kW,海上可开发储量为7.5亿kW,总计约10亿kW,风能利用潜力巨大。2005年以来我国每年的风电新增装机容量连年翻番，2005年装机容量126万KW，2006年装机容量260万KW，2007年装机容量590万KW，至2008年底风电装机容量已超过1000万KW。国家规划,到2020年中国风电装机规模将达3000万kW。在国家政策和资源优势的推动下,中国风能开发利用取得了长足进步。

风力发电在并网时由于冲击电流的存在，会对电网电压产生影响。由于风力发电是一种间歇性能源，风电场的功率输出具有很强的随机性，所以为了保证风电并网以后系统运行的可靠性，需要额外安排一定容量的旋转备用以响应风电场的随机波动。各种形式的风力发电机组运行时对无功功率的需求不同，依靠电容补偿来解决无功功率平衡问题，发电机的无功功率与出力有关，由此也影响电网的电压。

大型风力发电机组的投入运行，使大规模风力发电场的建设成为可能，风电事业正逐步向产业化迈进。在某些地方，风力发电已经在电网中占有了相当的比重，它的运行状况直接关系到整个电网的安全性和可靠性。为了更加安全、充分的利用风力资源，迫切需要深入研究大规模风电场并网运行的相关技术问题，是保证并入大规模风电场后电力系统仍然可以正常稳定运行的重要前提。

国内外研究现状

过去很长一段时期以来，由于结构简单、运行可靠，风力发电系统主要采用恒速恒频发电方式，但采用恒速恒频方式的风力发电机组发电效率较低，而且机械承受的应力较大，相应的装置成本较高。近年来，随着大规模电力电子技术的日趋成熟，同时为实现不同风速下实现最大风能捕获从而高效发电，国内外正在采用变速恒频发电方式，变速恒频发电方式可以大范围内调节运行转速,来适应因风速变化而引起的风力机功率的变化,可以最大限度的吸收风能,因而效率较高；控制系统采取的控制手段可以较好的调节系统的有功功率、无功功率,但控制系统较为复杂；低风速下风机转速相应下降，从而大大降低了系统的机械应力和装置成本，近年来变速恒频风力发电机组成了大容量风力发电设备的主要选择方向。

恒速恒频风力发电机组的并网包括同步发电机的并网和异步发电机的并网。同步发电机在重载情况下并网，若不进行有效的控制，常会发生严重的无功振荡和失步，对系统造成严重的影响。用于风力发电的同步发电机与电网并联运行时，常采用自动准同步并网和自同步并网方式。前者由于风速的不确定性，通过该方法并网比较困难；后者的并网操作相对简单，使并网在短时间内完成，但要克服合闸时有冲击电流的缺点。异步风力发电机控制装置简单，而且并网后不会产生振荡和失步，运行比较稳定。然而，异步发电机直接并网时会产生发电机额定电流5-7倍的冲击电流，不仅对电网造成冲击而且影响机组寿命；另外异步发电机本身不发无功功率，需要进行无功补偿。[

变速恒频风力发电系统有多种，例如同步发电机交/直/交系统的并网运行和双馈发电机系统的并网运行。在变速恒频风力发电的众多种方案中,最具优势的方案是采用双馈感应发电机的并网型交流励磁变速恒频风力发电机组。

同步发电机交/直/交系统并网运行时，由于采用频率变换装置进行输出控制,因此并网时没有电流冲击,对系统几乎没有影响。由于同步发电机组工作频率与电网频率是彼此独立的,风轮及发电机的转速可以变化,不必担心发生同步发电机直接并网运行可能出现的失步问题。在风电系统中使用阻抗匹配和功率跟踪反馈来调节输出负荷,可使风力发电机组按最佳效率运行,向电网输送更多的电能。

双馈发电机系统并网运行时，风力机起动后带动发电机至接近同步转速时电网,并网时基本上无电流冲击。风力发电机的转速可随风负载的变化及时做出相应的调整,产生最大的电能输出。而且通过调节双馈发电机励磁电流的频率、幅值和相位，可以保证发电机在变速运行的情况下发出恒定频率的电力,并可以调节无功功率和有功功率。

交流励磁变速恒频风力发电系统中，发电机和电网之间是一种柔性连接，尤其对无刷双馈电机而言，对发电机转子侧交流励磁电流的调节与控制，就可在变速运行的任何转速下满足并网条件，实现变速恒频无冲击电流的高效并网。其励磁绕组与电网间的双向变频器功率，仅为发电机系统的一小部分功率。可以预见，在未来几年内，无刷双馈电机在变速恒频发电系统中将会获得广泛的应用，对全国的风力发电等机电产品的更新换代起推动作用，产生显著的经济和社会效益。

研究(设计)内容

对主要风力发电机组类型进行对比研究，不同机型的发电机原理、结构、运行特性和对电力系统的影响不尽相同，有必要进行研究。

对风力发电机组并网方式进行比较分析研究，主要是同步发电机的并网方式和异步发电机的并网方式进行比较分析，并对目前主流的变速恒频风力发电机组中的双馈感应发电机进行重点探讨。

电压水平是电力系统稳定运行的重要指标，研究了风力发电并网运行后电力系统的电压特性。

从风电场接入地区的中枢点电压水平、风电系统负荷的轻重、风电场的无功补偿容量大小等各个方面分析探讨影响风电机组最大注入功率的各种因素。

综合分析几种常用风力发电机的并网控制技术，分析比较它们各自应用于风力发电上的优缺点。并提出风力发电技术今后的发展趋势。

研究(设计)方法及技术路线

首先建立几种常用风力发电机的数学模型，建立风速、风力机模型，并利用已建立的数学模型对发电机原理进行探讨，研究各风力发电机的运行特性，并就各种发电机并网时对电网的影响进行理论探讨，特别是与电网有功、无功交换功率及对电网电压的影响进行探讨，找出合适的并网运行控制方案。

本课题研究的难点有：1）风力发电机数学模型的建立；由于风力发电机类型较多，不同电机的数学模型不一样，不能建立统一的、适应各种机型的数学模型。2）该课题的探讨主要停留在理论上，并进行适当的仿真计算，难以进行实验验证时间安排

第九周

详细地了解设计题目、设计任务、设计要求、预期效果。本周内主要完成：①明确设计任务的具体内容。②完成开题报告。③编制初步设计方案

第十周

通过分析设计任务，提出各自的问题。

第十一周、第十二周

①将设计任务再次细化，提出更加具体的问题。②开始设计预期目标的整体方案，包括相关硬件、软件方案，提出可行性。

第十三周、第十四周

①设计方案更加具体化，使之更加清晰，明确提出可达到的预期效果。②再次论证方案的可行性。③对设计方案各部分进行系统的分析计算，解决设计中出现的具体问题。

第十六周

总结前两个阶段的工作成果，编写设计说明书。

第十七周

①妥善保存设计系统。②修改毕业论文，并完成打印。③准备答辩

预期成果

预期成果为几种常见风力发电机组的并网运行控制方案，并以论文论文的形式表达出来。可能的创新点为：考虑充分利用电力存储或者能量存储技术，降低风能资源的随机性对电网造成的不利影响，改善风能资源的利用条件，尽可能达到可控的目的。

主要参考文献

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[2]任景．变速恒频风力发电机组动态模型及并网研究．电网与水力发电进展．2008.1

[3]张伟，韩肖清．异步风力发电系统并网仿真分析．太原理工大学硕士学位论文．2006.5

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[5]CHEDIDR,MRADF,BASMAM.Intelligentcontrolforwindenergyconversionsystems.WindEng,1998(1)

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[8]叶运骅．并网型变速风力发电机组的控制技术与策略．哈尔滨建筑大学学报．2002.12

[9]耿华,杨耕,马小亮．并网型风力发电机组的控制技术综述．电力电子技术．2006.12

[10]何东升,刘永强,王亚．并网型风力发电系统的研究．高电压技术．2008.1

篇6

关键词：风能发电，试验方法

 

本文研究的是水平轴、上风向、三叶片独立变桨矩、变速恒频双馈风力发电机组。，风能发电。结构如图一所示。，风能发电。双馈异步发电机的定子绕组直接接入电网，转子绕组通过交直交变频器与电网联接。发电机控制系统根据转速的变化调节励磁电流的频率，实现恒频输出；通过改变励磁电流的幅值和相位实现发电机有功、无功功率的独立调节。

风力发电机组变速恒频运行可以实现最大风能捕获，快速响应风速的变化，减少机械应力和转矩的脉动，延长机组的寿命，是当今世界的主流机型。

一、 风力发电机组控制系统概述

控制技术和伺服传动技术是风力发电机组安全高效运行的关键技术。，风能发电。，风能发电。风电系统是典型的复杂多变量非线性系统，受干扰因素很多，除了风速的大小和方向随机变化以外，还受电网的参数波动和大气条件及空气密度等因素的影响。

二、电控系统组成

本系统由塔筒柜、机舱柜、电动变桨柜、变速恒频柜组成，其中前3项作为主控系统，由DCS分布式控制系统设计理念而来，将主控制器功能分解细化后分别规定其功能，有利于系统控制的高效、实时、稳定、可靠。电控系统框图如下图2.1所示：

图2-1电控系统框

三、控制系统功能划分

3.1塔筒柜功能

a 690V主回路布线、空开控制、并网开关控制

b 400V 50kVA 3相电源

c 与变速恒频柜通讯及网关功能

d 显示、操作面板功能

e 与机舱柜通讯

3.2机舱柜功能

a 检测全部相关模拟量、开关量

b 与电动变桨距柜通讯、变桨距计算

c 显示、操作面板功能

d 与塔筒柜通讯

3.3变速恒频柜功能

a. 变速恒频柜作为独立的部分主要负责发电机转子的励磁，工作原理为4象限电压式交直交变流器，在亚同步时向转子送电，超同步时从转子吸取电能，并且将电能回馈电网。

其通过电机轴头的2048线编码器准确测取电机转速，同时根据转速将励磁准确加到电机转子绕组上。

b. 与塔筒柜通讯，传递全部电机信息

双馈式风力发电机组全功率试验平台是进行各种型式试验的功率试验平台，该试验平台要求达到风力发电机组的1.5MW额定功率输出。在该试验平台上可以对风力发电机组的齿轮箱、发电机等部件进行全面的试验，检验各部件是否能够达到标准要求，避免质量缺陷；针对风力发电机组样机进行设计技术和控制算法验证，促进技术的消化吸收，避免设计缺陷；作为开发平台进行新机型开发或新部件研发替代的性能测试试验；作为系统调试的平台，可以进行批量生产时抽样试验。

试验备选方案

方案1

方案1是最简单也最常见的满发试验方案，通过控制室上位机向变频器发出指令，控制发电机转速为额定转速不变；同时，通过上位机或变流器调试软件Drive-window提高发电机输出转矩，直至满功率发电，优点：可靠性高；缺点：离现场实际状况差异较大。

方案2

选取功率曲线上具有代表意义的数据，通过控制室上位机同时向拖动变频器和风机变流器发出指令，按照指定的功率曲线发电，优点：现场实际状况较为贴近，缺点：可靠性难以保证。

方案二的两个可选分支方案

Ø 试验过程全自动完成：给出试验开始信号，启动、升速、并网、按照功率曲线发电、满发、降负荷和解列全部自动完成，优点：自动化程度高；缺点：可控性低，可能造成不稳定。

Ø 试验过程半自动完成：给出试验开始信号，启动、升速、并网均可自动完成，由控制室向变频器和变流器发出指令，按照指定功率曲线发电，直至满发，最后降负荷，解列。，风能发电。优点：可控性高；缺点：试验过程要人为干预。

方案3

通过空气压缩机向风速仪喷出指定速度的空气，模拟风场中的实际风速，控制室上位机通过读取风机中的风速信号控制拖动变频器按照一定转速运行，同时风机控制器也通过读取风速信号向变流器发出指令，按照指定的功率曲线发电，优点：最为贴近现场实际状况；缺点：可控性最低，稳定性低。，风能发电。

试验步骤

Ø 开启大试验台齿轮箱油泵，开启变频器和变流器的供电主开关，开启变流器main switch和auxiliary switch，将变频器置于ready状态，等待主席台给出启动信号

Ø 得到信号后控制室上位机自动开启变频器，并拖动发电机升速至975rpm附近，变流器自动并网，其中机舱的齿轮箱、发电机的冷却系统均自动工作

Ø 选取方案1－3中的一种方案进行试验，直至满功率发电，随后降负荷解列；试验过程中在大屏幕上随时显示发电功率

Ø 试验结束

结束语：利用风能发电，在我国乃至世界范围内是一项正在兴起的新型产业。风能是一项新能源，风力发电是可再生、无污染、能量大、前景广阔。

参考文献：

[1]宫敬远等，风电场工程技术手册,机械工业出版社2004.04

[2]孟强，潘建，孟丽，双馈变速恒频风电系统矢量控制分析，节能，2003，23（11）

[3]李晶，变速恒频双馈风电机组动态模型及控制策略的研究,华北电力大学博士论文，2005.01

[4]R.Gasch,J.Twele，WindPower,SolarPraxisAG.，2002.07

[5]叶启明，大型风电机组系统的结构与特点，华中电力，2002，（2）

[6]赵斌，许洪华，大型风电机组的软并网控制系统，新能源，2000（12）

[7]“Performanceoptimizationfordoublyfedwindpowergenerationsystems,”IEEETrans.onIndustryApplications,Vol.35,No.4,1999

篇7

风能在内蒙古的发展主要由于该地区人口密度低，地形和气候条件有利于风能的利用。在面积上，内蒙古占据了全国面积的12%，人口仅为总人口的1.84%，这其中大部分为蒙古族。与其他民族不同，蒙古族属于游牧民族，以放牧为生。他们并没有固定住所，也不以村或镇为单位聚集。多数时候，也许只有一户人家生活在很大一片区域内。另外，整个家庭随着季节变化变换住所，以找到最适合放牧的地点。对于这种生活习俗，受西伯利亚冷空气和蒙古高原飓风的影响，内蒙古地区有丰富的风力资源。风力发电成为一种可行和高效的措施。

沼气在中国农村地区的应用是利用农业废物和动物粪便。中国是一个传统的农业国家。直至今日，农业依旧是一个至关重要的产业。中国的农耕历史始于公元前7500年。自20世纪80年代起，中国就成功地将沼气用作一种家用能源。20世纪90年代，中国的沼气建设已延伸至西部那些化石燃料不足，供电不足的地区。对于发展中国家，沼气的应用不仅解决了能源供应不足的问题，更提高了农村地区人民的生活质量。

具体应用

这部分将具体讨论风电和沼气这两种新能源。包括使用的历史，涉及到的科技原理以及未来发展前景。

内蒙古地区风能的利用

风能利用的历史。中国在风能的利用方面有很长的历史，可追溯至3000年前的商朝。最早运用于帆船。利用风力的水轮也在古书中有记载。利用风来灌溉和制造食盐的技术一直沿用至20世纪50年代。

中国农村地区发展风能的动机。中国政府发展风能技术主要有四个方面的动机：经济、环境、社会和科技。经济利益是最明显的因素。由于有着高质量的风力资源，中国许多地区都非常适合发展风能。最典型的便是内蒙古地区。内蒙古位于北纬38度至53度地区，受西伯利亚冷空气和蒙古高原飓风影响。每年超过20m/sL速的总风时可达4000-5000小时。该地区的风力稳定性、持久性都很高，有利于建设风电场。此外，这种离网的能源系统可以显著降低维护费用和长距离的线路损耗。这样也就降低了电力系统的造价和农民的经济负担。不仅如此，化石燃料的消耗是一个非常严峻和现实的问题。在人类文明快速发展的进程中，经历过几次能源危机。对煤炭、石油、天然气和其他化石燃料的过度开采将导致能源的最终枯竭。所以，大力发展风能不仅是出于经济因素的考虑，更符合发展新能源产业的要求。

第二方面，与传统的发电方式如热电、核电相比，风能既安全又环保，有其独特的优势。作为发展中国家，中国在高速发展中遭遇了环境污染的代价。未来要面临多种产业的发展，环境问题就变成了挑战社会进程的主要问题。1997年，联合国起草了《京都议定书》，提到了发展新能源，减少温室气体排放。风能在能量转换过程中不会产生烟灰、二氧化硫、一氧化碳及其他污染物。

第三方面，发展风能可以直接或间接地为整个社会提供就业机会。不仅在生产和安装工艺方面，还体现在整个系统的运行维护方面。现如今在中国，风能的发展和使用早已成为热门话题，许多人对风能很感兴趣，对于政府的风能产业和项目大力支持。尽管风能的成熟度和效益还不如热力能源，人们依旧愿意尝试让它走进千家万户。

最后一方面是科技的驱动力。多方面多领域科学技术的渗透和提升都成为风能发展的最强驱动力。风能发电机和发电系统的设计和进步涉及到许多领域，如空气动力学理论的应用和材质轻强度大的新型材料。

当今的风能技术和未来在中国的发展。这一部分将简要介绍风是怎样形成的以及风力涡轮机的基本结构。受太阳照射，地球表面不均匀受热，导致大气压的不均匀分布。受气压差的影响，空气水平移动，也就形成了风。风力涡轮机将风能转化成机械能，再进一步转化成电能。当气流吹过叶片，带动叶片转动，随之带动旋翼叶毂转动。这样，就完成了风能向机械能转化的过程。接着，与之连接的轴带动齿轮箱，进而驱动发电机，完成由机械能向电能的转换。风能与风速的立方成正比。如果风速增加一倍，能量将达到原来的八倍。这意味着风速对于建设风力发电厂至关重要。

理论上讲，60%的风能可以转化成机械能，现代的风力涡轮机最高效率可达40%。随着科技的发展，风力涡轮机的设计者开始改变叶片的大小和形状及发电机的类别以达到更高的效率。

中国西部农村地区沼气的应用

沼气普及的背景。在中国农村，资源匮乏，农业废物却严重浪费。只有发展生态农业才是中国农业的基本途径。生态农业强调循环、再生、可持续发展。沼气发酵是达到能量转换，材料回收利用和综合利用农业废料的最佳方法和关键点。它融合了生态系统、生产者、消费者、和分解者。

甲烷发酵过程产生沼气、泥浆和残渣等。这些产物在建设生态农业过程中扮演着重要角色。近些年，以沼气发展为契机，生态农业工程模式也快速发展起来，成效显著。尤其是在减少牲畜饲养产业的排泄物方面。

沼气在中国的发展史。中国的沼气利用开始于20世纪70年代。政府开始重视农村地区的能源问题。从那时起，约有6000个家庭用上了沼气。1980年，这个数据增长到了7230000。到1986年底，约有沼气池453000座。20世纪90年代，沼气利用的技术大大提高。当时有很多重大突破，如更优质的沼气池，更先进的发酵技术，成熟的利用途径以及管理方法。与此同时，中国的沼气战略向更远的广西东部地区延伸。该地区电能严重短缺。到2000年底，中国有9800000座家用沼气池。从那以后，政府加大了农村地区沼气建设的投资。到2005年底，18000000家庭用上了沼气。

沼气的生成原理。沼气的构成和品质：沼气是一种可燃的混合气体，主要成分是甲烷，含量达55-70%，25-40%为二氧化碳，另外还有小部分的氢气、硫化氢、一氧化碳、氮等。

沼气发酵的基本原理：甲烷发酵的本质是微生物自身和能量新陈代谢的生理过程。在甲烷发酵过程中，为了在厌氧条件下创造出微生物自身生存繁殖所需的能量，微生物分解一些高能量的有机物为其新陈代谢释放能量，同时产生一些低能的部分。

沼气发酵过程：第一阶段是液化过程。微生物细胞外产生的酶（如纤维素、淀粉酶、蛋白酶）将有机物酶解，多糖被水解为单糖，蛋白质被分解为氨基酸和缩氨酸。通过酶解作用，将固体物质转化为可溶于水的物质。这些物质进入微生物细胞，参与细胞内的生化反应。第二阶段是产酸作用。以上过程的水解产物可以进入微生物细胞，在细胞内的酶解作用下，进一步分解为小分子物质，如挥发性脂肪酸、酒精、乙醛、酮、油脂、中性化合物、氢、二氧化碳、乙酸等。这些物质占80%左右。这阶段包含的细菌都是产酸细菌。第三阶段是产生沼气。这一阶段，产生氨的细菌不断繁殖，变得更活跃。氨氮浓度上升，挥发性酸浓度下降，给产烷生物、产生沼气的细菌提供了一个良好的生存环境。

a.酒精和二氧化碳产生甲烷气体

2CH3CH2OH+CO22CH3COOH+CH4

4CH3OH3CH4+CO2+2H2O

b.挥发性酸产生甲烷气体

2CH3CH2CH2COOH+2H2O+C024CH3COOH+CH4

c.二氧化碳与氢气反应产生甲烷气体

CO2+4H2CH4+2H2O

沼气发酵的这三个阶段相互联系，彼此交叉进行，以保持动平衡。在正常条件下，消化分解有机物和瓦斯气体是相对稳定的。如果平衡被破坏，将会影响气体产量。如果液化阶段酸产物的发酵速率过慢，沼气产生速度将会变得非常缓慢，整个发酵过程周期会变长。原料的分解将会不完全，导致产生更多的残渣。然而，如果产酸过程速度太快，逼近前两个阶段的甲烷产生速率，将会积累大量的有机酸，这会产生酸抑制，也会影响气体产生。如果发生严重的“酸中毒”，将不会产生沼气。

r村家用沼气池中沼气发酵的基本条件

合适的碳、氮浓度。沼气发酵可以根据成分分为富氮材料和富碳材料。富氮材料主要有人、牲畜、家禽的粪便。富碳材料主要有农作物残渣，如麦秆、外壳。氮和碳的比例不同会导致沼气产量的变化。从营养和新陈代谢角度看，细菌的消耗速度是氮的20-30倍。因此，在其他条件满足的情况下，碳、氮比达到25：1至30：1可令沼气发酵达到较合适的速度。

足量的高质细菌。种菌主要来源于沼气池、湖泊、沼泽、池塘底部、管沟污泥、动物排泄物、动物粪便等地方。种菌的添加量多为总量的10%-30%。增加其添加量会加快气体产生速率、提高产品质量、降低偏差率。

严格的厌氧环境。沼气微生物和产烷生物的核心菌群是一种对氧气十分敏感的厌氧菌。空气中的氧气会抑制其活性，甚至致其死亡。沼气生产只能在严格的厌氧条件下进行。因此，沼气池必须有良好的密封性。

适宜的发酵温度。温度是沼气发酵的一个重要的外部因素。如果温度适宜，细菌活性会比较高，厌氧消化和沼气生成速率也会加快。

研究显示，在10-60°C范围内，甲烷气体可以自然地生成。如将发酵温度分为三个范围，46-60°C为高温发酵，28-38°C为中温发酵，10-26°C为常温发酵。农村的沼气池中温度为常温。尽管常温发酵范围较广，但在此区间内，温度越高，气体质量越好。

宜的pH值。沼气微生物的生长和繁殖需要发酵原材料保持在中性pH值或弱碱性环境。过酸或过碱都会影响气体产生。农村使用的沼气池一般不需要人工调节pH值。

发酵的稳定浓度。干性材料的适宜浓度为4-10%，这意味着发酵原料中含90-96%的水分。浓度随温度变化而变化，夏天在6%左右，冬天大约为8-10%。浓度过高或过低都不利于沼气发酵的进行。

未来发展

上文提到过风能和沼气在中国农村地区的发展前景。然而，除去这两种能源，还有更多的新能源可以用于中国偏远的农村地区。例如，在偏远山区，风能和沼气可能并不适用，但是这些地区有丰富的地热能源。由于太阳能有轻便的优点，它在内蒙古地区仍然广泛适用。

根据本文的研究，新型能源在中国农村地区有四大发展趋势：

更经济：经济成本是新型能源在中国农村应用的最重要方面。新能源应当更加经济。

更高效：对于一些偏远地区而言，新型能源可能成为当地的唯一能源。因此，发展更高效的新能源才能提供充足的能量。

便于存储：对于新型能源系统，将技术人员分派到每个远方地区是不可能的。也不可能对农村地区的农民、牧民一一进行科普教育。在这种情况下，将能量储存起来变得易于使用就非常重要。

更便携：正如上文提到的，内蒙古地区的牧民随季节迁移，所以新能源系统的便携性非常重要，应当便于打包携带。

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关键词：风电场；风能资源；经济可开发量；评估

1 概述

风能资源常以风能密度表示，即单位时间内垂直通过单位面积的气流所具有的能量。当风速V≥2米/秒时，风能就可开发利用。现在我国风电场建设中，对风电场的风能资源酝藏量、技术可开发量、经济可开发量的计算方法，在任何技术规程和规定中都没有明确。

一个风电场在有限的范围内、能够开发多大的风能资源？是投资商十分关心的问题、设计咨询单位应解决并回答下面的问题：在合理利用风能资源和实现风能资源利用最大化时的前提下、计算风电场风能资源酝藏量，确定风电场的技术可开发量和经济可开发量（即规划容量）。这是风电场的前期工作必须解决的问题。

一个风电场风能资源的酝藏量，取决于风电场测风的成果和面积的大小，根据测风成果，分析和计算风电场风的功率密度，资源评价，并根据功率密度和面积计算风电场风能资源酝藏量。

一个风电场的技术可开发量是在掌握风电场风能资源酝藏量的前提下，在风电技术及风电场建设条件允许的情况下，最大的技术可开发量，不一定是最佳的建设容量。一个风电场技术可开发量的大小取决于风电场的建设条件和机型的选择。

一个风电场的经济可开发量是在风电场技术可开发量的前提下，通过技术经济优化计算比较后确定的，是投资者最关心的。一个风电场的规划容量应该是该风电场的经济可开发量。

其实，一个风电场规划容量的确定，应该涉及到这个风电场究竟有多少风能资源酝藏量，在目前风电技术条件下，这个风电场技术上究竟有多大的可开发量，这些风能资源如何得到充分的开发利用？如何实现风能资源利用最大化？不会造成资源的浪费，这不是一个简单的问题，也不能简单用一个单位面积开发容量系数(5MW/km2) 能够解决的，只有通过不同机型的选择，实现风电场机型的优化配置，确定适合该风电场的最佳机型；再通过机组的优化布置，实现风电场风能资源的优化配置；通过技术经济比较，最后确定风电场经济的可开发量，即规划容量。下面列举工程实例说明风电场的经济可开发量(规划容量)是怎样确定的。

2 工程实例一：容量选择与布置

2.1 单机容量选择

2.1.1 单机容量范围选择

根据目前风力发电机组的制造水平、技术成熟程度和价格等因素，结合某风电场的风况特征，机组的安装和设备运输条件，该工程拟采用单机容量750kW～2000kW 的风力发电机组。

2.1.2 单机容量与型号选择

从符合当地风资源等级的几十种风电机组中进行筛选。初选出满足该风电场的风况Ⅰc类风力发电机组共4种。并使用windpro风能计算软件进行初步的估算各机型发电量情况。

表1 各种机型发电量及满负荷小时数估算表(标准空气密度1.225kg/m3)

序号 机型 台数 轮毂

高度 理论发电量

（GWh） 尾流

系数% 理论满负荷

小时数h 等效满负荷

小时数h

1 WTG1-750 66 60 158.851 3.46 3209 2085

2 WTG2-750 66 60 157.625 3.19 3184 2069

3 WTG3-1300 38 60 150.901 2.15 3054 1985

4 WTG4-2000 25 60 181.626 3.50 3632 2361

注：综合折减系数初步分析暂取0.65

从上述4种机型中：WTG4-2000机型最高，WTG3-1300机型最低。

2.1.3风力发电机组经济效益的比较

除发电量外，风电机组的价格、塔架、基础、箱变、电缆、场内道路以及变电所等也都是影响机型方案选择的重要因素。初步对上述四种机型单一布置方案进行综合指标比较，确定该风电场风电机组机型。详见表2。

表2 四种机型经济效益（匡算）比较表(空气密度1.225kg/m3)

项目 单位 WTG1-750 WTG4-2000 WTG2-750 WTG3-1300

单机容量 kW 750 2000 750 1300

台数 台 66 25 66 38

装机容量 MW 49.5 50 49.5 49.4

轮毂高度 m 60 60 60 60

理论发电量 GWh 158851 181626 157625 150901

尾流系数 % 3.46 3.5 3.19 2.15

理论等效小时数 h 3209 3632 3184 3054

综合折减系数 % 0.65 0.65 0.65 0.65

等效满负荷小时数 h 2085 2361 2069 1985

度电成本 元/kW・h 4.182 4.578 4.216 5.102

度电成本排序 1 3 2 4

机电设备及安装 万元 35977 44837 35964 42793

建设工程 万元 2858 2257 2772 2531

其他费用 万元 2444 2505 2438 2510

基本预备费 万元 826 992 823 957

工程静态总投资 万元 42105 50590 41997 48791

静态单位千瓦投资 万元 8506 10540 8484 9877

上网电价 元/kW・h 0.6035 0.645 0.6074 0.7205

上网电价排序 ―― 1 3 2 4

注：以上投资均按含税价格测算。

从上述4种机型投资及效益分析，两种750Kw机型的上网电价最低，0.6035元/kWh，0.6074元/kWh，由于设备价格较低，造成度电成本较低，0.2091元/kWh，0.2108元/kWh，而WTG4-2000由于设备价格较高，造成度电成本(0.2289元/kWh)与上网电价较高(0.645元/kWh)，鉴于今后风电设备向着大型化及规模发展，小型机组一定时期内将被大型机组替代，因此确定选用一个WTG1-750和WTG4-2000等两种机型进行进一步优化比选。

2.2 机型的选择

根据上述四种机型的性能和建设期生产能力，本期工程推荐采用WTG1-750机组和WTG4-2000机组两种机型。

2.2.1风力发电机组技术参数的比较

通过不同机型性能技术参数的比较及功率曲线的对比。可以看出：同一风电场的条件下，各机型的切入风速、切出风速、达到额定功率的最低风速及在该风电场主要风速区间内的功率输出量等参数将是影响风力发电机组发电量的主要因素，因此需要通过对比，优选出适合本风电场特性的风电机组。对比的方法是通过风能计算软件，计算风电场发电量、等效满负荷小时数后进行优选。

2.3 风力发电机组的布置

2.3.1风力发电机组的布置原则和方法

风电机的布置可以根据地形条件，充分利用场地，尽量集中布置，并结合当地的交通运输和安装条件适当优化选择机位。本风电场拟安装单机容量为 750kW、2000kw的风力发电机组进行组合排布。采用WAsP8.3与WindPRO2.5两种计算软件，进行风电机组优化布置。由于山梁的风速高达9.0m/s了以上，盛行风向稳定，因此风电机组在风能集中的山梁上可以通过减小风机的间距，从而获取更多地的风能， 使该风电场风能利用最大化。

2.3.2风电机组优化布置

布置的优化，主要依靠引进的风能计算软件WindPRO2.5完成。影响软件计算成果的有：粗糙度、障碍物的大小；地形文件数字化、复杂地形处理的精度；风电机组功率曲线、推力系数的准确性；机组的排布等因素。利用风电场订正后的代表年测风资料，绘制风能资源分布图1。

图1 风能资源分布图

上述风电场风能资源分布图可以看出：风场范围内除呈近似NNE--SSW走向的两道山梁外，其余地势平坦，所以本风电场风电机组布置的原则是在给定的风电场范围内顺山梁走势排布风机，山梁的总长度约8km，同时本地区的主能风向为WNW，山梁走势基本垂直于主能风向。为此提出在地势高资源好的山梁部分，沿约8km长的范围内，采用小间距加密风电机的台数优化方案，根据最后的经济性选定推荐布置方案。

3 工程实例二：风电场规划容量的确定

在某风电场150km2有限范围内、充分利用该区域内的风能资源，获得最佳经济效益，拟选用单机容量为1500kW 的风力发电机组，叶轮直径77m，风机轮毂高度选择65m高，进行3种不同总装机容量(250MW、300MW、350MW)的优化比选，以确定合适的总装机容量，同时确定分期开发顺序。

3.1 风电机组优化布置

风电场风电机组布置的优化及每台风电机组发电量的计算，主要依靠引进的风能计算软件WindPRO2.5完成。利用风电场各测站订正后的代表年测风资料，通过WindPRO2.5软件计算的风电场风能资源分布图2。

风电场场区由几道山梁构成。由风电场风能资源分布图可以看出：风场范围内东部高程较高，风资源最好。分析测风塔的风资源情况得知该区域的主能风向是NW、WNW，即该场区基本垂直于主能风向。综合以上特点，本风电场风电机组的的布置原则是在山梁平缓地带内布置指定装机容量的风电机组，顺山梁走势成排布置，使该区域内风能资源最大化开发。

图2WindPRO2.5软件计算的风电场风能资源分布图

根据三种容量(250MW、300MW、350MW)的排布，在预定场区范围内进行布置，三种不同装机容量布置方案经WindPRO2.5软件计算风电场发电量及满负荷小时数成果，详见表3不同装机容量的发电量及满负荷小时数估算表。

表3 不同装机容量的发电量及满负荷小时数估算表(空气密度1.06kg/m3)

序号 机型 台数 总容量

（MW） 轮毂

高度 理论发电量

（GWh） 排布效率% 理论满负荷

小时数h 等效满负荷

小时数h

1 WTG-1500 166 249 65 1059.212 95.5 4253 2764

2 WTG-1500 200 300 65 1268.051 94.8 4226 2747

3 WTG-1500 233 349.5 65 1468.798 94.3 4202 2731

注：综合折减系数初步分析取0.65。

从上述3种不同总装机容量(250MW、300MW、350MW)的优化比选结果分析：可见：

（1）对于不同装机规模的布置方案，理论发电量随布置台数的增加而增加，等效满负荷小时数随布置台数的增加而减少。最大布置台数233台和最小布置台数166台之间台数相差67台，100MW，理论发电量相差409.586GW・h，等效满负荷小时数相差32小时。每增加1MW的容量，等效满负荷小时数减小0.32h。

（2）在某风电场的同一区域内，用同一风能计算软件(WindPRO2.5) 进行风能计算，其结果3个容量的布置方案等效满负荷运行小时数均在2700h以上，都具备开发价值。随着装机容量的不断增加，等效满负荷运行小时数不断减小，上网电价不断提高。

（3）由于我国目前风电电价水平有所限制，在相同电价水平条件下，在投资商追求效应最大化的前提下，追求等效满负荷运行小时数最大为其经济开发的容量，追求高回报、是合理的。因此，在同等电价水平条件下，在3个容量的布置方案中，300MW总容量的布置方案理论发电量和等效满负荷小时数最高，达2747h，所以选择该风电场经济可开发量(即规划容量)为300MW。

三种布置方案具体布置图详见图3。

图3 某风电350MW-250MW（从左到右）的点位布置图

4 风力发电选型、布置建议

目前在我国风电场建设中，在风电场前期工作中，没有要求计算风电场风能资源酝藏量、技术可开发量、经济可开发量。往往使风电场风能资源得不到充分利用，造成风能资源的浪费。实际上投资者最关心的是一个风电场的经济可开发量。通过不同机型的选择，实现风电场机型的优化配置，确定适合该风电场的最佳机型，再通过机组的布置，实现风电场风能资源的优化配置，最后通过技术经济比较，最后确定风电场经济的可开发（即规划容量）。

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关键词：风能与动力工程专业；教学改革；人才培养模式；课程体系设置

作者简介：任永峰（1971-），男，山西怀仁人，内蒙古工业大学电力学院，教授；彭伟（1970-），男，内蒙古赤峰人，内蒙古工业大学电力学院，讲师。（内蒙古 呼和浩特 010080）

基金项目：本文系教育部新世纪优秀人才支持计划（项目编号：NCET-11-1018）、内蒙古工业大学教改项目（项目编号：2011073）的研究成果。

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）17-0036-02

风能与动力工程专业是近几年来随着风力发电技术迅速发展而设置的实践性强且有地域特色的新专业。由于该专业涉及电气、机械、自动化、空气动力学等多学科，目前国内开设此专业的高校为数不多，各高校的办学基础和定位也各不相同，不同学校制订的培养方案和教学计划存在差别，需要不断进行探索和实践。本文在综合分析国内几所设置本专业兄弟院校相关材料的基础上，对风能与动力工程专业人才培养模式与课程体系设置进行了细致深入的分析研究，提出适用于内蒙古工业大学风能与动力工程专业的人才培养模式与课程体系设置方案。

一、国内外风电产业发展现状及人才需求

风能作为一种清洁、永不枯竭、环境友好的可替代能源，风能资源开发利用的综合社会效益较高。风力发电是目前新能源发电技术中技术最成熟、开发规模最大、商业化发展最好的发电方式，随着化石能源的日益短缺，发展风电越来越受到各国的重视，风电已成为电力系统增长最快的绿色能源和全球发展最快的可再生能源。

截止到2011年底，已有100多个国家开始发展风电，累计装机超过1GW的国家有20个，有五个国家累计装机容量超过了10GW，4个国家超过了5GW，中国和美国均超过40GW。2011年总装机容量与新增装机容量前十位国家见表1。

中国风电装机容量从2006至2009年连续4年翻倍成长后，2010年底我国风电首次超过美国，跃居世界第一，新增装机容量为1600万千瓦，累计装机容量达到4473万千瓦。到2011年新增装机容量分别为1800万千瓦，累计装机容量达到6273万千瓦。预计从2012年开始风电发发展速度进入稳定增长期。表2是中国历年新增装机以及累计装机容量表。

随着风电产业的快速发展，我国培养出一批世界级的风电设备制造企业，在世界风电设备企业十强中我国的华锐风电、金风科技、东方电气三家企业名列其中。虽然中国风电从产业规模到市场规模都居于世界前列，但是风力发电产业技术创新和人才匮乏依然是长期制约我国风电产业发展、核心竞争力的关键，风电从业人员中掌握装备制造、变频器开发、控制理论应用、风能资源评估、风电场规划、标准体系检测认证等风电领域核心技术的人才匮乏，掌握风电装备系统设计、集成技术、控制系统研发和设计的专业技术人才不是短时间能够解决的。我国风电人才的培育和储备也远远不能适应风电商业快速发展的要求。如何应对我国风能产业从初期发展到实现自主创新和消化吸收引进技术，这对风能行业人才培养方式和高等教育衔接提出了更高的要求。

二、风能与动力工程专业人才培养现状

由于风电产业的飞速发展，高等学校的专业设置显得相对滞后，导致风电相关技术人才匮乏，同时这方面的专业教育资源和专业的高级人才也相当缺乏。风电产业的可持续发展、风电领域核心技术的突破很大程度上依赖我国风电本科人才培养。伴随着产业规模的日益扩大、风力机组单机容量的进一步增加以及风电科技的快速发展，人才短缺的问题日益凸显。

风电本科教育始于2006年，教育部相继批准华北电力大学、河海大学、长沙理工大学、兰州理工大学、内蒙古工业大学、东北电力大学和沈阳工业大学等少数高等院校开办“风能与动力工程”本科专业。国内设置风能与动力工程专业的院校，如兰州理工大学主要依托能源与动力工程学院，华北电力大学主要依托可再生能源学院，沈阳工业大学主要依托新能源工程学院，培养计划偏重于动力机械；专业设置侧重于风力发电的只有河海大学，由原电气工程学院与水利水电工程学院部分学科专业调整合并组建了能源与电气学院，并设置了新能源系，但是也成立于2009年，其人才培养和课程体系也属于摸索阶段。目前，设置本专业的高校因发展基础和办学定位等方面的差别，所制定的培养方案也存在一定差别和侧重，对于风电这个新兴产业对人才的需求及风电人才培养缺乏系统的、深入的研究。

师资短缺是新办专业普遍面临的问题，之前没有这方面的人才储备，也缺乏这方面的专业教育资源，现有的少数高级人才相对集中在一些科研单位。教师除部分从事过与新专业相关科研项目的骨干教师外，一般都对新专业课程体系缺乏总体掌握，在转行教师中常出现的问题是教学内容组织缺乏面向新专业的针对性。对于骨干教师应注意的问题是科研成果向教学中的转化问题，将风能最新技术进展融入到课堂教学中。

结合我国风电行业发展的现状和趋势，从人才现实需求和高等教育衔接的角度立足于内蒙古的资源优势、地域特色及毕业去向，构建以风能与动力工程专业为核心，形成创新型、实践型为主的风电人才培养体系，不求规模的最大化，但求优势和特色的互补。在横向对比其他院校风能与动力工程专业人才培养的基础上构建创新人才培养体系，将培养创新能力和工程实践能力视为风能与动力工程专业的主要人才培养模式，同时培养学生具备到边远艰苦地区工作的身体素质和意志品质。

三、风能与动力工程专业课程体系设置规划

风力发电系统是一个综合电机制造、空气动力学、电力电子、电力系统、先进控制理论等多学科知识的高度交叉的新技术系统工程，现有风能与动力工程专业的教材缺乏系统性、实用性和时效性，同时复合型师资和教育资源有所欠缺，各学科交叉联合攻关研究的学术氛围不浓。在调研其他院校风能与动力工程专业课程体系的基础上，本着学以致用的思想，立足内蒙古风电大发展的现实，面向风电制造企业和风电场，秉承服务社会的理念，优化整合教学资源，既要保证理论知识的掌握又要提升学生实际动手能力，构建科学合理、特色鲜明的以风力发电为主体专业课程体系。

在完善风电人才教育体系的基础上构建了内蒙古工业大学风能与动力工程专业选课指导，如图1所示。

课程体系设置以综合素质教育为核心，实践能力和创新精神培养为重点，要求学生具备较宽广的电气学科工程技术基础和风能与动力工程领域专业知识，接受风能开发利用技术的基本科研和工程训练，具有分析和解决风能利用方面问题的基本能力，能把握电机电器、电力系统、电力电子、自动控制与风力机械和风电场的有机结合，强化多学科交叉融合与实际工程应用能力的紧密联系。其专业主干课程主要包括：工程力学、机械制图、电路原理、电子技术基础、电力电子技术、自动控制理论、电机学、电力拖动自动控制系统、风力机空气动力学、风资源测量与评估、风电机组控制技术、风电场电气工程、风力发电系统建模与仿真、风电机组测试与维护、太阳能发电技术、可再生能源。

风能与动力工程专业作为一个工科专业，要求很强的实践性，需要配备良好的实验环境和实践基地。由于开办时间短、缺少相关的教学实验设备，加之风电机组的安装条件等因素，高校虽然拥有良好的育人环境，但是教学资源和实践基地的缺失已经严重制约了风电人才的培养。目前国内只有少数单位开发了演示性风电实验装置。为弥补实验设备不足的问题，可以采用建立校企产学研合作的方式，充分利用地区优势，与内蒙古范围内的风力发电企业建立实习基地。

目前我国正式出版的风能技术书籍不少，但其中能直接用于本科教学的书籍较少。主要是由于这些书籍集中于以下三类：第一类为技术培训类教材，理论性和知识的系统性不足；第二类为理论性专著，偏重理论性，有深度，很多内容源自作者的学位论文或技术报告，部分章节的难度远超本科生的理解能力；第三类是各国风电行业标准和操作规程，可作为教学辅助用书，但同样不适于课堂教学。由于以上问题，内蒙古工业大学在没有进行专业师资培训的前提下，教师们通过自身科研和刻苦自学克服了很多实际困难，采取自编校内讲义和其他近似参考教材相结合的方式开出了风能与动力工程专业所有大纲要求的专业课程，如风力发电系统建模与仿真、风电机组测试与维护、无功补偿技术等专业课程，计划在经过两到三届的试用和修改补充后正式出版一些教材。

四、结语

我国风力发电在大规模非水可再生能源发电中的先行地位已经明确。为适应我国风能产业的快速发展对相关技术人员的迫切需求，在本科阶段设立风能与动力工程专业、培养从事风电事业的技术人才是十分必要和及时的。通过分析我国风能产业对专业人才知识技能结构的需求，规划一套可行的人才培养模式和专业课程体系方案将对这个新型专业的建设和发展起到积极的促进作用，也将对风电产业持续、快速的发展起到一定的推动作用。

参考文献：

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[3]何建军，陈荐.风电人才需求与人才培养模式的研究[J].中国电力教育，2010，（31）：31-33.

篇10

【关键词】小型风力发电机；应用分析；评价；发电厂

1 小型风力发电机发展现状

小型风力发电机作为风电产业的重要补充，在充分利用风能，提高风能利用率方面发挥着巨大的作用。一是，从我国风能产业来看。目前，我国风电产业中，风力发电机装机量已经位于世界首位。在我国大西北、内蒙和沿海地区等地，特别是年平均风速达到6m/s的地区兴建了具有大区域性质的大型风力发电厂，并通过并网发电的方式，不仅解决了当地农户用电需要，而且还支援了全国用电需要。但是，受到我国风力资源分布不均以及国土资源不足以及风能利用技术的限制，进一步开发新的兆瓦级风力发电场难度加大，成本较高。二是，发展小型风力发电机，提高风能利用率成为我国“十二五”发展规划的重点。从风能分布角度看，我国很多地区，特别是南方省份大多处于低速风区，虽然风力达不到6m/s，但是基本保持在3-5m/s，这为利用风能提供了可能。从技术角度看，目前，我国对小型发电机的研究充分，从理论到实践的经验较为丰富，有条件有能力实现利用分布式接入基础上的区域性区域性发电。三是，从小型风力发电自身角度出发，小型风力发电由于轻便，易维护等特点，已经被广大边疆地区以及通电技术条件尚不成熟的地区使用，特别是2004年至今，小型风力发电机组利用范围进一步扩大，技术条件逐渐成熟，已经可以实现部分工业生产需要。

2 小型风力机应用特点

事实证明，小型风力机发电具建设有成本低、发电率高、地区分布灵活、占用土地少等特点。目前，小型风力机已经逐渐由传统的农业应用向工业应用转化，风能转化电能的效率进一步提高。

2.1 小型风力发电机拥有较低的风速区间

小型风力发电机拥有较低的风速区间决定了它具有广阔的市场和应用前景。一是，部分小型风力发电机利用技术手段，在降低风力发电机额定风速的同时，提高风力发电效率。降低风力发电机额定风速，有利于提高小型风力发电机的应用市场，使其适应更加低速风速区域；而且还可以提高风力发电机的使用率，降低额定风速增加了风力发电机的工作时间。例如，某地的年平均风速为4m/s，使用最低额定风速为3.5m/s和最低额定风速为3m/s的小型风力发电机的效果和发电效率显然不同。二是，较低的风速区间决定了小型风力发电机是大型风力发电机的有效补充。我国风能的分布并不均匀，在目前海上风能发电技术尚不成熟、中原地区以及人口密集区域风度区间低，大型风力发电机组应用的成本较高的背景下，大型风力发电机组的应用趋于饱和，而小型风力发电机由于风速区间要求低，可以在人口密集的低风速区域使用，因而具有更加广阔的应用，可以有效填充低风能市场空白。

2.2 小型风力发电机对土地利用要求不高

大型风力发电机对土地利用的要求比较高。一是，大型风力发电机组在兴建之前，必须要有专业人员进行土地选址，厂区规划等。二是，大型风力发电机组要求土地区域面积要大，而且必须要远离人口聚集区，年平均风度要大于6m/s。这两点决定了大型风力发电机只能应用于地少人多的大西北、内蒙以及广阔的沿海等地。而小型风力发电机不同，小型风力发电机占地面积小，使用便利，可以应用在广阔的低风速区域，无论是利用哪种风力发电方式，农民只需要有一台风力发电机组就可以实现风力发电，满足自己的用电需要。因此，风力发电被广阔应用于，用电量不大的工业设施当中，例如，部分城市利用小型发电机进行城市照明；在电力要求不大，但是建设电路成本较大的高速公路监测设备中利用小型风力发电满足用电需要。

2.3 小型风力发电机电力传输损耗低

小型风力发电机电力传输特点与大型风力发电机组区别明显。大型风力发电机组在建设过程中，必须要根据地区和发电量做好电力传输上网工作，既需要复杂的电网接入控制系统，也需要配置相应的输配电系统，对电网要求比较大，而且大型风力发电机组的发电除了需要满足当地用电需要的同时，还要通过高压线路向全国供电，缓解国家电网压力。另外，目前国家电网和地区电网存在一定矛盾，部分地区的电能因为技术和其他原因尚未与国家电网并网，用电调度困难。小型风力发电机不需要大型风力发电机的事前选址和大规模土地需要，只需要一个发电机组即可，用电用户为单一用户或者单独需电物品，不需要进行接入国家电网。而且，由于小型风力发电大多是出于个人或者组织基于成本考虑，自愿程度较高，因此与其他组织和个人并不产生矛盾。

2.4 小型风力发电机具有分布并网和离网优势

根据我国“十二五”规划要求，小型风力发电机的应用要根据我国风力系统应用特点，以分散式接入我国用电机组，因此，小型风力发电机以分布并网方式为主。分布并网方式具有以下几点优势：一是，可以不通过兴建新型配电器而实现电网接入，降低了小型风力发电机的应用成本，而且，一旦小型风力发电机出现故障，可以及时断开发电机组与配电器的联系，而不对机器产生任何负面影响。二是，小型发电机的分布并网方式主要是通过接入低压配电器满足当地用电需要，缓解当地用电压力，因此不存在由于电量长途传播而造成的自然损耗，提高了电力的使用效率。

目前，市面上还存在离网型小型发电机从字面理解，就可以知道离网型小型发电机不需要进行并网，它主要应用于并网不方便以及电网应用不便的地区。离网型小型发电机具有操作便利，成本低，设备结构简单等特点，当离网型发电机发电量大于用电量时，多余的电力会储存在发电机自带的蓄电池当中，等待需要时在释放出来。

3 小型风力发电机经济效益评价

小型风力发电机是风能产业的有效补充，而且相对于大型风力发电机，不仅可以实现低风速地区风能利用的目的，还具有一定的成本优势。下文主要探讨一下小型风力发电机与光伏产业对比的优点以及未来小型风力发电机在我国的发展前景。

3.1 小型风力发电机比光伏产业更具优势

风能产业与光伏产业，从资源种类上分都是可以可持续利用的、无污染的清洁能量；从产业角度，二者都是我国大力推广的发展产业，政策倾向性明显。一是，光伏产业是我国十二五重点发展产业，产业规模大，产值高。但是，我国光伏产业产品大多用于外销，国内应用的领域和范围较小，而且，我国光伏产业的技术含量较低，大多为单一产品生产，核心技术和应用技术条件不成熟。另外，由于最近国外对我国光伏产业开展反倾销调查，我国光伏产业发展遇到困难。而我国小型风力发电自2004年以来，应用的领域逐渐由农业向工业转变，积累了大量的理论基础和实践经验。二是，根据国内外相关资料对比，小型风力发电机比光伏发电更具优势，首先，是发电成本：从投资角度分析，每一度电的生产，光伏发电要比小型风力发电机多投入2-5.5美元；从发电成本考虑，每一度点的生产光伏发电要比小型风（下转第22页）（上接第8页）力发电0.2-0.3美元。因此，小型风力发电机比光伏发电更具竞争力。

3.2 小型风力发电机在我国的发展前景

小型风力发电机在我国发展前景非常广阔。一是，从世界范围来看，风能产业在世界范围内日益受到重视，小型风力发电机的应用规模和实践更加广阔，技术条件日益成熟。二是，从我国风能分布实际来看，我国风力资源分布不均，主要高速风力发电厂位于沿海以及大西北地广人稀的地区，而且由于技术限制，海上大规模应用大型法力发电机组的条件并不成熟，而我国内陆大型风力发电机应用的领域和规模已经趋于饱和。而在我国更具广阔的低风速区，风能的利用率低，风能产业发展程度水平还处于起步阶段，小型风力发电机的市场占有率低，尚未得到大范围的普及，因此市场非常广阔。三是，从行业发展面临的背景看。当前，我国电力资源供需矛盾十分尖锐，部分地区的电量超负荷运转，对当地的生产生活造成了一定损失。使用小型风力发电机技术可以有效缓解部分地区电力资源紧张状态，通过分布并网方式，不仅可以满足当地用电需要，还可以通过调度方式，缓解国家电网压力。另外在一些电力设备无法安装以及电力资源不丰富的边缘地区，可以使用离网方式，满足当地人民对电力的需要。四是，从行业面临的宏观条件来看，小型发电机产业以及被纳入十二五规划当中，国家政策扶植产业发展，因此，小型风力发电发展宏观条件宽松，有利于产品的技术进一步升级以及成本的降低，进而实现小型风力发电机在更广阔的地区内使用。

4 总结语

小型风力发电机的应用前景非常广阔，在投资成本、生产成本、占地面积、技术积累、国家政策以及市场需求方面都具有非常明显的优势。因此，小型风力发电机厂要立足行业发展实际，抓住市场机遇，发挥技术积累优势，结合国外发展先进经验，不断提高小型风力发电机技术优势，降低生产成本，提高市场份额。

【参考文献】

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