利用风力资源造福湖区渔民

利用风力资源造福湖区渔民

　　风能利用快速,风能的利用了,各种风能及利用利用风力资源造福湖区渔民 摘 要： 洪湖水域面积 460km2， 风力资源充足， 中荷项目 的实施初步证实可利用风力发电来解决渔民用电难的问题。 采用三种技术模式， 中荷项目 在洪湖示范点成功地安装了 小型风力发电机组 312 台（ 套）， 其中风光互补系统 32 台（ 套）。 项目 实施后， 渔民不仅能用电照明， 还能看上电视， 有些示范户 还添置了 洗衣机、电冰箱等高档家用电器， 极大地提高了 渔民生活水平和生活质量， 丰富了 精神文化内容。 洪湖示范点建设也为内陆湖区风资源的开发利用探索出了 有益的经验。 关键词： 小型风力机； 风光互补发电； 渔民发电 1 引 言 洪湖市...

　　利用风力资源造福湖区渔民 摘 要： 洪湖水域面积 460km2， 风力资源充足， 中荷项目 的实施初步证实可利用风力发电来解决渔民用电难的问题。 采用三种技术模式， 中荷项目 在洪湖示范点成功地安装了 小型风力发电机组 312 台（ 套）， 其中风光互补系统 32 台（ 套）。 项目 实施后， 渔民不仅能用电照明， 还能看上电视， 有些示范户 还添置了 洗衣机、电冰箱等高档家用电器， 极大地提高了 渔民生活水平和生活质量， 丰富了 精神文化内容。 洪湖示范点建设也为内陆湖区风资源的开发利用探索出了 有益的经验。 关键词： 小型风力机； 风光互补发电； 渔民发电 1 引 言 洪湖市滨湖办事处船头嘴村（ 包括洪湖八一水上希望小学） 和螺山镇新捕捞村的渔民， 长年生活在水泥船上， 以船为家。 两村共有渔户 533 户 ， 总人口 1606人。 他们远离湖岸， 远离常规电网， 受地理条件限制， 渔民至今未能用上常规电源， 只能用煤油蜡烛照明。 项目 实施前， 两村只有 92 户 渔民采用小型风力发电机供电， 仅占总户 数的 17. 26%， 远远不能满足渔民的生活和生产用电的需求。 根据专家调查分析， 洪湖湖区有较丰富的风力资源和太阳能资源， 适合小型风力发电机和小型太阳能光电系统的应用。 示范项目 的建设目 标， 就是要开发和利用湖区较为丰富的风力资源、 太阳能资源， 推广应用小型风力发电系统和风光互补发电系统发电； 探索有效的技术和管理模式， 解决湖上渔民和水上小学用电难的问题； 加强与外界通信联系， 改善教育条件， 进一步提高广大渔民的生活水平， 建设新型的湖区渔民生活用能模式。 洪湖市示范点工程建设项目 的实施， 使两个项目 村的有电户 从 17. 26%提高到 58. 5%。 现在两个村已有 312 户 渔民安装了 小型风力发电系统（ 其中 32 户 为风光互补发电系统）， 由于有了 较充足的电力照明， 渔民的业余文化生活变得丰富多彩， 社会更加和谐。 项目 实施后， 洪湖八一水上学校的照明终于得到了 解决， 师生的教学、 生活条件都有了 很大改善。 该项目 良好的能源、 环境和社会效益日 益显现出来， 也产生了 一定的经济效益。 对项目 户 、 示范村致富奔小康和全面、 协调、 持续发展具有显著的推动作用， 对周边地区产生了 长期而深远的影响， 也为洪湖旅游观光增添了 一道靓丽的风景线 风力资源与设备安装 2. 1 洪湖的风力资源 洪湖市农村能源办公室于 2004 年 7 月 5 日 至 9 月 30 日 ， 对洪湖市湖区的风力资源进行了 设点初测。 初测的结果为： 实测 79 天， 1. 0m/s 以上的有风小时数为 1407 小时。 合计风速为 5575. 6m/s， 月 平均风速为 4. 1m/s， 最大风速 17. 1m/s， 极大风速 23. 5m/s； 3～ 25m/s 有效风速小时数为 951 小时， 占实测小时数的 67. 5%。5～ 25m/s 有效风速小时数为 505 小时， 占实测小时数的 35. 8%。 推算年发电有效小时数为 5832 小时， 风能密度为 250～ 300W/m2。 2005 年 3 月 4 日 至 2006 年 6 月 4 日 ， 测风点改设在船头嘴村水上渔寨船上，正式系统测风 15 个月 ， 实测了 10980 小时， 从测风数据可以看出， 2005 年的 3、4、 5、 7、 8、 9 月 ， 2006 年的 1、 3 月 平均风速在 4m/s 以上； 2005 年 6 月 、 10月 和 2006 年的 2 月 风速要小一些， 月 平均风速在 4m/s 以下。 2005 年 3 月 至 2006 年 2 月 全年的平均风速是 4. 1825m/s。 最大风速为 20. 5m/s， 主导风向为东南风和南风， 风能密度为 250～ 300W/m2， 3～ 25m/s 有效风能利用小时数超过 6000 小时/年。 上述风力资源为小型风力机在洪湖湖区的应用提供了 足够的自 然条件。 2. 2 小型风力机在湖区的安装 小型风力机在陆地上的应用已经非常成功， 全国已经累计安装了 25 万台。但小型风力机在湖区应用所遇到的主要问题是如何安装， 在陆地上做地基比较方便， 在船上是不行的。 在船上只能因地制宜， 采用创新的安装方法。 在项目 实行中我们采用了 利用船体主柱和棚梁为固定体， 附以三角斜支撑的安装方式解决了小型风力机在船上的安装问题（ 具体结构见下图）。 3 应用模式 3. 1 基础户 ： 300 瓦小型风力发电机系统 该模式采用 300W 风力发电系统。 该系统是由 1 台 300W 的风力发电机组， 2块 200Ah 的蓄电池和 1 台 300W 控制/逆变器（ 含泄荷器） 组成的户 用风力发电系统。 可解决渔民照明、 看彩电、 VCD、 座机（ 高频） 充电和手机充电等生活用电。 表 1 300W 风力发电机组主要性能技术参数 制造厂家 广州红鹰新能源科技公司 型 号 FD2. 46-300/7 额定功率（ W） 300 8m/s 时的输出功率（ W） 300 额定风速（ m/s） 8 风轮直径（ m） 2. 46 叶片材料 铝合金 叶片数（ 只） 3 调速方式 失速 工作风速范围（ m/s） 3~25 切入风速（ m/s） 3 输出额定电压（ V） DC24 最大功率（ W） 500 发电机型式 交流永磁三相 发电机额定转速（ r/min） 400 风能利用系数 0. 42 发电机效率 0. 76 噪音（ dB） 68 塔架上部质量（ kg） 80 塔高(风轮中心到水面的距离) (m) 8 塔杆直径（ cm） 6. 35（ 21/2 英寸） （ 1） 系统在湖区新农村建设中的作用、 地位和效果 该模式基本上属于成熟技术的推广应用， 系统故障较少， 逆变器损坏率仅为 6%。目 前， 项目 户 安装的风力机都在运行发电， 80%以上用户 的风力机使用正常， 对项目 感到满意。 总的评价还是比以前安装的其它风力机性能好， 发电量大， 能够满足用电需求。 该系统在湖区新农村建设中发挥主要作用， 处于重要地位， 是今后在湖区主要推广应用的模式和技术。 （ 2） 系统应用前后的对比情况 1) 该系统应用前， 项目 户 大部分没有电力照明， 采用蜡烛和煤油灯照明， 生活很不方便， 文化生活贫乏枯燥。 少数项目 户 安装了 150W 的小型风力发电机， 由于发电量小， 只能解决照明和看黑白电视问题。 该 300W 系统应用后， 发电量充足，基础项目 户 都使用了 彩电和 VCD， 晚上照明充足， 学生晚上学习有了 保证， 渔民晚间看电视， 业余文化生活比以前丰富多了 。 2) 该系统应用前， 渔民船内线路连接不规范， 室内环境较混乱。 系统应用后，对线路统一进行了 改造， 使线路安全规范、 室内环境变得整洁有序， 体现了 新农村新风貌。 3) 系统应用前， 旧风力机风轮叶片下端离船顶棚距离不到 1. 5 米， 渔民在顶棚活动时， 不够安全。 系统应用后， 新风力机风轮叶片下端离船顶棚距离达到 2. 3米， 渔民伸手也不会碰到叶片， 十分安全。 3. 2 示范户 ： 400 瓦风光互补发电系统 该项目 采用小型风光互补发电系统。 本风光互补发电系统由 1 台 300W 风力发电机组和 100Wp 太阳电池组件， 2 只 200Ah、 12V 蓄电池和 1 台 500W 控制/逆变器（ 含泄荷器） 组成。 该系统可解决渔民看彩电、 VCD、 照明和使用电冰柜、 风扇、 洗衣机以及手机、 座机（ 高频） 充电等生活用电。 该系统所采用的 300W 风力发电机与基础户 的相同， 其主要性能参数请见表 1， 100Wp 太阳能光电板的性能参数请见表 2。 表 2 洪湖项目 示范型用户 太阳能光电板的主要性能参数 参 数 单 位 典型值 输出峰值功率 WP W 100 开路电压 VOC V 42 最佳工作电压 Vm V 24 短路电流 ISC A 3. 2 最佳工作电流 Im A 4. 16 组件效率 % 12. 8 外形尺寸 mm 大约 1460× 740× 42 重量 kg ～ 10 工作温度范围 ℃ － 40℃－ ＋ 85℃ （ 1） 系统在湖区新农村建设中的作用、 地位和效果 该系统可解决渔民看彩电、 VCD、 照明和使用电冰柜、 风扇、 洗衣机以及手机、座机（ 高频） 充电等生活用电。 与单独使用风力发电机的系统相比较， 不但增加了 发电量， 而且大大提高了 供电稳定性， 即使无有效风速， 但有光照时， 系统仍能保持一定供电能力， 并且对蓄电池起到保护作用， 延长其使用寿命。 该系统的应用使湖区渔民的生活水平又提高一步， 代表了 今后的发展方向， 起到了 很好的示范作用。 目 前， 示范项目 户 安装的风力机都在运行发电， 0%以上用户 的风光互补发电系统使用正常， 渔民对该项技术和模式感到非常满意， 总的评价是比纯风力发电系统性能更好， 发电量更大， 能够满足全天的用电需求。 现在示范项目 户不仅配置了 彩电和 VCD， 还使用上了 洗衣机和电冰箱， 不但学生晚上学习有了 保证， 渔民白天、 晚上都可以看电视， 晚上照明充足， 业余文化生活比以前丰富多了 。 示范项目 户 中有９ 户 使用了 电冰箱。 因此， 有些基础项目 户 也要求安装光电板进一步提高系统的功能， 以便过上更加文明的现代化生活。 （ 2） 系统应用前后的对比情况 该系统应用前， 洪湖湖区还没有应用过任何风光互补发电系统或太阳能光电板发电系统。 该系统的应用在洪湖湖区是一个新生事物， 影响力非常大。 它使渔民开阔了 眼界， 看到可再生能源综合利用的成功范例， 也看到了 湖区未来能源的多样化和多彩生活的美好前景。 该系统应用后， 使电冰箱、 洗衣机等家用电器进入湖区成为现实， 这在以前是不可想象的。 其它变化与基础型用户 基本相同。 3. 3 公益学校： 3000 瓦风光互补发电系统 该系统由 1 台荷兰 5kW风力发电机组、1000Wp国产太阳电池组件， 20 只 200Ah、12V 蓄电池组成的蓄电池组和 1 台 5kW 控制/逆变器组成（ 性能参数见表 3）。 表 3 荷兰 5000W 风力发电机组主要性能技术参数 制造厂家 荷兰 Fortis 风能公司 型 号 Fortis Montana(5000) 额定功率（ W） 5000 8m/s 时的输出功率(W) 2000 额定风速（ m/s） 14 风轮直径（ m） 5 叶片材料 环氧 (树脂) 强化玻璃钢 叶片数（ 只） 3 调速方式 风轮侧偏 工作风速范围（ m/s） 3~25 切入风速（ m/s） 3 输出额定电压（ V） DC120 最大功率（ W） 5000 发电机型式 交流永磁三相 发电机额定转速（ r/min） 风能利用系数 0. 42 发电机效率 0. 82 噪音（ dB） 68 塔架上部质量（ kg） 200 塔高(风轮中心到水面的距离) (m) 12 塔杆直径（ cm） 10. 16(4 英寸) 1000W 太阳能光电池是由 20 块 53 W 的光电板按 10 个串联一组， 然后两组并联起来， 接入控制器接口 。 53W 太阳能电池组件的性能参数如表 4 所示。 表 4 53Wp 太阳电池组件技术参数 参 数 单 位 数 值 输出峰值功率 WP W 53 开路电压 VOC V 21. 5 最佳工作电压 Vm V 17. 2 短路电流 ISC A 3. 2 最佳工作电流 Im A 2. 9 组件效率 % 12. 8 外形尺寸 mm 大约 972× 442× 28 质量 kg ～ 5 工作温度范围 ℃ － 40℃～ ＋ 85℃ （ 1） 系统在湖区新农村建设中的作用、 地位和效果 利用该系统， 洪湖八一水上希望学校的师生可使用彩电、 VCD、 冰箱、 医用冰柜、 洗衣机、 饮水机、 小型水泵、 太阳能热水器供水系统、 电饭锅等； 可进行远程教育； 可实现供电自 动化管理。 （ 2） 系统应用前后的情况对比 项目 实施后大大改善了 该校师生的学习条件和生活条件， 充分满足了 其用电需求。 对提高该校的教学水平和教学质量均有较大的帮助和促进作用， 特别是远程和电化教学设备的配置， 沟通了 水上小学和外界的联系， 有益于学生素质和教学质量的提高。 逐步缩小湖面与岸上小学之间差距。 4 结 论 示范点项目 实施后， 比较充分地开发和利用了 湖区较为丰富的风力资源， 初步开发利用了 太阳能资源， 推广应用了 小型风力发电系统和风光互补发电系统的发电技术。 形成了 有效的技术和管理模式， 解决了 湖上两个村 52%渔民和洪湖八一水上小学用电难的问题。 加强了 学校与外界的通信联系， 改善了 教学条件， 进一步提高了 广大渔民的生活水平， 创建了 建设新型湖区渔民生活的用能模式。 三种技术模式的应用， 解决了 湖上渔民的照明用电问题， 极大地改善了 渔民的生活； 有了 电， 渔民可以看电视、 VCD， 使用“风光” 互补发电系统的渔民家庭还可以用上冰箱、 洗衣机， 大大提高了 他们的文化生活水平， 促进了 精神文明建设； 有了 电， 渔民可以用来给手机、 座机充电， 大大方便了 他们与外界沟通与交流， 有利于取得更多的信息； 有了 电， 洪湖八一水上希望小学孩子们的学习条件得到极大的改善， 他们和城里的孩子一样也能看电视、 操作电脑， 进行电化教学，教学质量不断提高， 大大缩小了 湖区与岸上学校之间的差距。 该项目 建设给洪湖湖区的新农村建设注入了 活力， 起到了 引 导和示范作用。采用小型风力发电机和风光互补系统的确是解决湖区渔民用电问题的一个切实可行的有效途径。 在该项目 的带动下， 今后将有更多的小型风力发电系统和小型风光互补发电系统进入湖区渔民家庭， 形成具有湖区特色的社会主义新农村建设模式。