第一篇：風力發(fā)電的研究

網(wǎng)絡教育學院

《新能源發(fā)電》課 程 設 計

題目：風力發(fā)電技術

學習中心：河南許昌奧鵬學習中心【14】層次：專升本

專業(yè)：電氣工程及其自動化

年級：2011年秋 季

學號：20110804076

3學生：陳懿凡

輔導教師：康永紅

完成日期：2013 年08月30日

一、風力發(fā)電的現(xiàn)狀

能源、環(huán)境問題是當今人類生存和發(fā)展所面臨的關鍵問題。常規(guī)能源以煤、石油、天然氣為主，不僅資源有限，而且會造成嚴重的環(huán)境污染。因此，對可再生能源的開發(fā)與利用，已受到世界各國的高度重視。“開發(fā)與利用可再生能源，改善能源結(jié)構，減排溫室氣體，保護環(huán)境”已成為世界共識。一場世界性的開發(fā)與利用新能源的浪潮已經(jīng)到來。新能源與可再生能源包括水能、太陽能、風能、地熱能和海洋能等，它們在消耗之后還可以得到恢復和補充，不會污染環(huán)境。其中，人類對風能的利用已有上千年的歷史。地球上可利用的風能為106MW，是可利用的水能的10 倍以上。在可再生能源中，風能是一種非常可觀的、有前途的能源。風力發(fā)電（簡稱風電）作為一種綠色電力，受到人們廣泛的關注。它具有資源蘊藏量巨大、可再生、無污染、占地少、周期短等優(yōu)點，但是風電也存在著風能利用率低以及具有隨機性、不穩(wěn)定和分布不均勻性等缺陷。

1.國外風力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀

2012 年新增風電裝機容量最多的10 個國家占世界風電裝機的87%。與2007 年相比，美國保持第1 名，中國超過西班牙從第3 名上升到第2 名，印度超過德國和西班牙從第5名升至第3 名，前3 名的國家合計新增裝機容量占全世界的60%。

根據(jù)世界風能協(xié)會的統(tǒng)計，2012 年全世界風電裝機容量新增約2726 萬kW，增長率約為29%。累計達到1.21 億kW，增長率為42%，突破1 億kW 大關。風電總量為2600 億kWh，占全世界總電量的比例從2000 年的0.25%增加到2012 年的1.5%。

盡管風電的發(fā)展仍然存在著很多困難，如電網(wǎng)適應能力、風能資源、海上風電發(fā)展等，但相比于常規(guī)能源，經(jīng)濟性優(yōu)勢逐步凸顯，世界各國都對風電發(fā)展充滿了信心。例如，歐美都公布了2030 年風電滿足20%甚至更多電力需求的宏大目標，這也為全球風電的長期發(fā)展定下了基調(diào)。從國際能源署（IEA）2012 年頒布的《2050 年能源技術情景》判斷，2012-2050年，全球風電平均每年增加7000 萬千瓦，風電將成為一個龐大的新興電力市場。

2.國內(nèi)風力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀

我國是世界上風力資源占有率最高的國家之一，同時也是世界上最早利用風能的國家之一。據(jù)資料統(tǒng)計，我國10 m 高度層風能資源總量為3226GW，其

中陸上可開采風能總量為253GW，加上海上風力資源，我國可利用風力資源約為1000GW。如果風力資源開發(fā)率可達到60%，僅風電一項就可支撐我國目前的全部電力需求。我國利用風電起步較晚，和世界上風電發(fā)達國家如德國、美國、西班牙等相比還有很大差距。風電是20 世紀80 年代開始迅速發(fā)展起來的，初期研制的風機主要是1kW、10kW、55kW、220kW 等小型風電機組，后期開始研發(fā)可充電型風電機組，并在海島和風場廣泛應用。至今，我國已經(jīng)在河北張家口、內(nèi)蒙古、山東榮城、遼寧營口、黑龍江富錦、新疆達坂城、廣東南澳和海南等地建成了多個大型風電場，并且計劃在江蘇南通、灌云及鹽城等地興建GW 級風電場。

截止2007 年底，我國風機裝機總量已達6.05 GW，年發(fā)電量占全國發(fā)電量的0.8%左右，比2000 年風電發(fā)電量增加近10 倍。2012 年一年新增風電裝機容量625 萬千瓦，比過去20年累計的總量還多，新增裝機增長率約為89%。累計風電裝機容量約1215 萬千瓦，占全國裝機總量的1.5%，累計裝機增長率為106%。風電裝機主要分布在24 個省，比2007 年增加了重慶、云南和江西三個省。2006 至2012 年風電增長狀況。

中國政府為了推動并網(wǎng)風電的商業(yè)化發(fā)展，國家發(fā)改委明確提出我國風電發(fā)展的規(guī)劃目標：2005 年全國風電裝機總量達到100 萬千瓦，2012 年全國風電裝機總量達到400 萬千瓦，2015 年全國風電裝機總量達到1000 萬千瓦，2020 年全國風電裝機總量達到2000 萬千瓦，占全國總裝機容量的2%左右。可以預計，中國即將成為世界風電發(fā)展令人矚目的國家之一。

二、風力發(fā)電機的優(yōu)缺點

要比較風力發(fā)電機的優(yōu)缺點首先要對其類型進行了解。由于風力發(fā)電機類型的不同。不同風電機組的工作原理、數(shù)學模型都不相同，因此分析方法也有所差異。目前國內(nèi)風電機組的主要機型有3種，每種機型都有其特點。

1.異步風力發(fā)電機

國內(nèi)已運行風電場大部分機組是異步風電發(fā)電機。主要特點是結(jié)構簡單、運行可靠、價格便宜。這種發(fā)電機組為定速恒頻機沮，運行中轉(zhuǎn)速基本不變，風力發(fā)電機組運行在風能轉(zhuǎn)換最佳狀態(tài)下的幾率比較小，因而發(fā)電能力比新型機組低。同時運行中需要從電力系統(tǒng)中吸收無功功率。為滿足電網(wǎng)對風電場功率因數(shù)的要求，多采用在機端并聯(lián)補償電容器的方法，其補償策略是異步發(fā)電機配有若干組固定容量的電容器。

由于風速大小隨氣候環(huán)境變化，驅(qū)動發(fā)電機的風力機不可能經(jīng)常在額定風速下運行，為了充分利用低風速時的風能，增加全年的發(fā)電量，近年廣泛應用雙速異步發(fā)電機。這種雙速異步發(fā)電機可以改變極對數(shù)，有大、小電機2種運行方式。

2.雙饋異步風力發(fā)電機

國內(nèi)還有一些風電場選用雙饋異步風力發(fā)電機，大多來源于國外，價格較貴。這種機型稱為變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)，其風力機可以變速運行，運行速度能在一個較寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，使風機風能利用系數(shù)Cp得到優(yōu)化,獲得高的利用效率；可以實現(xiàn)發(fā)電機較平滑的電功率輸出；發(fā)電機本身不需要另外附加無功補償設備，可實現(xiàn)功率因數(shù)在一定范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)，例如功率因數(shù)從領先0.95調(diào)節(jié)到滯后0.95范圍內(nèi)，因而具有調(diào)節(jié)無功功率出力的能力。

3.直驅(qū)式交流永磁同步發(fā)電機

大型風力發(fā)電機組在實際運行中，齒輪箱是故障較高的部件。采用無齒輪箱結(jié)構能大大提高風電機組的可靠性，降低故障率，提高風電機組的壽命。目前國內(nèi)有風電場使用了直驅(qū)式交流永磁同步發(fā)電機，運行時全部功率經(jīng)A-D-A變換，接入電力系統(tǒng)并網(wǎng)運行。與其他機型比較，需考慮諧波治理問題。

三、風力發(fā)電的控制技術

風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)是風力發(fā)電機的核心系統(tǒng)，因此研究控制技術具有重要的現(xiàn)實意義，可靠保證了風力發(fā)電機組的經(jīng)濟、安全并網(wǎng)運行。下面對風力發(fā)電機組控制技術及相關軟件改進進行系統(tǒng)地闡述。

風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)由本體系統(tǒng)和電控（總體控制）系統(tǒng)組成，本體系統(tǒng)包括空氣動力學系統(tǒng)、發(fā)電機系統(tǒng)、變流系統(tǒng)及其附屬結(jié)構；電控系統(tǒng)由不同的模塊構成，主模塊包括變槳控制、偏航控制、變流控制等，輔助模塊則包括通訊、監(jiān)控、健康管理控制等。而且，在本體系統(tǒng)與電控系統(tǒng)間實現(xiàn)系統(tǒng)的聯(lián)系及信號的變換。例如，空氣動力系統(tǒng)的槳距由變槳控制系統(tǒng)控制，保證了風能轉(zhuǎn)化的最大化，功率輸出的穩(wěn)定等作用。風輪的自動對風及連續(xù)跟蹤風向引起電纜纏繞的自動解纜受偏航控制系統(tǒng)控制，分為主、被動迎風兩種模式，目前大型并網(wǎng)風電系統(tǒng)多采用主動偏航模式。變流控制常和變槳距系統(tǒng)結(jié)合，對變速恒頻的運行及最大額定功率進行控制。

根據(jù)風電機組不同的分類標準，可將機組控制系統(tǒng)分為不同種類。目前風力發(fā)電的主流機型主要是依據(jù)槳距特性，發(fā)電機類型等分類，通過技術不斷改

進，控制系統(tǒng)由最先的定槳距恒速恒頻控制到變槳距恒速恒頻控制,隨之發(fā)展為變槳距變速恒頻控制。此外，據(jù)連接電網(wǎng)類型可將風電控制系統(tǒng)分為離網(wǎng)型和并網(wǎng)型，前者已步入大規(guī)模穩(wěn)定發(fā)展階段。后者則成為現(xiàn)階段控制系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。

風電機組控制系統(tǒng)軟件設計

整個風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)需要一種完善的系統(tǒng)軟件配置以實現(xiàn)發(fā)電機正常運行。目前，控制系統(tǒng)軟件的模塊化、參數(shù)化、功能化逐漸實現(xiàn)軟件的兼容性與繼承性。

1.模塊化

控制系統(tǒng)整個軟件是許多硬件的整合，我們可以講每一個硬件子系統(tǒng)座位獨立的模塊，子系統(tǒng)與PLC之間的數(shù)據(jù)交互即為模塊的輸入輸出，這種模塊化的形式通過固化被選擇性的調(diào)用執(zhí)行程序，從而實現(xiàn)程序的兼容性，并做到小范圍的軟件修改和工作量的最小化。

2.參數(shù)化

參數(shù)設置是對軟件靈活性的優(yōu)化。對于多配置整合的程序，我們將軟件開關作為一種參數(shù)，完成配置間切換，來決定程序模塊是否正常執(zhí)行。包括動作事件參數(shù)、故障參數(shù)、控制參數(shù)等，對不同屬性結(jié)構體的形式進行設置，執(zhí)行程序時只需讀入相應參數(shù)即可。

3.功能化

軟件功能化包括協(xié)議解析功能化、故障判斷功能化及控制功能化。協(xié)議解析功能化即依據(jù)特定的子系統(tǒng)定義不同的功能塊，當調(diào)用特定的配置參數(shù)時，可以執(zhí)行相應的功能塊程序，完成功能塊內(nèi)部的所有數(shù)據(jù)庫的處理。故障判斷涉及對所有控制監(jiān)測的判斷，應用功能塊可簡化并統(tǒng)一故障的判斷。將軟件中大量的邏輯控制（如水冷的風扇控制，變槳控制等）整合到功能塊中，制定全面的輸入輸出接口，既完成現(xiàn)有控制功能，又增加了其拓展功能。因此功能模塊化使得程序執(zhí)行邏輯性與可讀性均有所提高。

四、風力發(fā)電的展望

作為一種自然資源，風電正受到發(fā)展中國家的重視。中國西部、印度北部、巴西西北部、拉丁美洲的安第斯山脈和北非，都是風能資源豐富的地區(qū)。在我國西部地區(qū)，如新疆、內(nèi)蒙古、西藏、青海、甘肅等地，由于地理位置特殊，又缺少水源，風力發(fā)電就成為能源發(fā)展的首選項目。目前，我國在新疆、內(nèi)蒙

古、河北等地，均已建成大規(guī)模的風力發(fā)電站。

目前，我國已形成年產(chǎn)30萬臺100瓦至5000瓦獨立運行小型風力發(fā)電機組的能力。在內(nèi)蒙古，已有60萬居住在偏遠地區(qū)的牧民用風力發(fā)電解決了生活、生產(chǎn)用電，每套小型風力發(fā)電機（含蓄電池）價格在2000元左右。風力發(fā)電可用來照明、看電視、提井水飲牲畜、分離牛奶、剪羊毛等，極大地提高了勞動生產(chǎn)率。

由于風向變幻不定，風力大小無常，這些問題也給大規(guī)模開發(fā)利用風能帶來了不少困難。

人們依靠先進的科學技術制造的新型風輪發(fā)電機，能夠隨著風向的變化和風力的大小隨意輕快地旋轉(zhuǎn)，在風速較大或較小的情況下都能正常工作。它的運行和控制完全實現(xiàn)了自動化，通過幾百個傳感器及時收集風速、風力、風向等信息，再經(jīng)電腦處理、調(diào)整，使風輪機得以在最佳的狀態(tài)下運行。

隨著風輪機的大型化和高效化，風力發(fā)電的成本也在不斷下降。目前，風電價格已經(jīng)可以與石油、煤、天然氣發(fā)電和核電的價格相競爭，進而還將能與水電價格一比高低。此外，國家在稅收等方面也給予風電適當?shù)恼疹櫤蛢?yōu)惠，使風電上網(wǎng)電價不斷下降。

國家電力公司已將風電作為我國電力工業(yè)的重要組成部分，并制定了發(fā)展規(guī)劃。2000年，全國風力發(fā)電裝機容量將達到40萬千瓦。

21世紀將是高效、潔凈和安全利用新能源的時代。目前，世界各國都在做這方面的努力，都把能源開發(fā)利用作為關鍵科技領域給予關注。在這方面，風能將成為其中的主要角色，為21世紀的人類服務。

第二篇：風力發(fā)電研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

風力發(fā)電研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

摘要：本文首先針對風力發(fā)電與其他能源的優(yōu)勢進行對比；接著闡述我國風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的研究現(xiàn)狀；再對我國未來風力發(fā)電發(fā)展趨勢進行了分析。

關鍵詞：風力發(fā)電；可再生能源；現(xiàn)狀；趨勢

The Status and Development Trend of Chinese Wind

Power Abstract: The wind power generation and the Other forms of energy are compared;The status of wind power in China are introduced;Our future wind power status are analyzed.Key words: wind power;renewable energy;present situation;status

引言

風能是由地球表面大量空氣流動所產(chǎn)生的動能。由于地面各處受太陽輻照后氣溫變化不同和空氣中水蒸氣的含量不同從而引起各地氣壓的差異，在水平方向高壓空氣向低壓地區(qū)流動，即形成風。風能資源決定于風能密度和可利用的風能年累積小時數(shù)。風能密度是單位迎風面積可獲得的風的功率，與風速的三次方和空氣密度成正比關系。

隨著世界經(jīng)濟規(guī)模的不斷增大，世界能源消費量持續(xù)增長。能源危機的陰影正日益困擾著人類的生產(chǎn)和生活，世界上越來越多的國家也認識到，一個能夠持續(xù)發(fā)展的社會應該是一個既能滿足社會的需要，而又不危及子孫后代前途的社會

[1]。節(jié)約能源，提高能源利用效率，盡可能多地利用潔凈能源替代高含碳量的礦物燃料，已成為世界利用能源的主題。近年來，人們已經(jīng)逐漸認識到風力發(fā)電在減輕環(huán)境污染、調(diào)整電網(wǎng)中的能源結(jié)構、解決偏遠地區(qū)居民用電問題等方面的突出作用，無論從調(diào)整電網(wǎng)結(jié)構，還是從商業(yè)化方面都促使人們開始重視發(fā)展風力發(fā)電[2]。

1風力發(fā)電與其他能源相比較有以下幾方面的優(yōu)勢

1.1全球擁有豐富的風能資源

風的產(chǎn)生式由于地球表面上的大氣受到太陽輻射引起部分空氣的流動，是太陽能的一種轉(zhuǎn)化形式，風能是地球與生俱來的資源。世界擁有巨大的風能資源。據(jù)估計，世界風能資源高達每53萬億千瓦時，預計到 2020年全球電力需求會上升至年25578萬億千瓦時, 也就是說全球風能資源是世界預期電力需求的2倍[3]。

1.2風能是可再生的清潔能源

風能是不需要開采、運輸、不產(chǎn)生任何污染的清潔可再生能源。而且1臺單機容量1000千瓦的風機與同容量火電裝機相比，每年可減排二氧化碳2000噸、二氧化硫10噸、二氧化氮6噸。僅2007年, 全球940億瓦風機容量就將減少

[4]二氧化碳排放12200萬噸，相當于20個大型燃煤發(fā)電站的排放量。

1.3風機建造周期短、運行和維護成本低

風力發(fā)電和其他發(fā)電方式相比，建設周期一般很短(1臺風機的安裝時間不超過3個月)，1個50萬千瓦級的風力發(fā)電廠建設期不到1年，而且安裝1臺投入運行1臺，裝機規(guī)模靈活。目前風電廠造價為 8000-9000元/千瓦，其中，機組(設備)占75%，基礎設施占20%，其他為5%；風能利用小時數(shù)在2700-3200小時/年，其風電成本約0.45-0.6元/千瓦時。風電機組的設計壽命一般為20-25年，其運行和維護費用一般相當于風電機組成本的 3%-5%[5]。

1.4風力發(fā)電占地少，現(xiàn)場所需人員少

風力發(fā)電相關建筑僅占風力發(fā)電場約7%的土地，其余場地仍可供其他產(chǎn)業(yè)使用；可以靈活地建設在山丘、海邊、荒漠等地[6]。風電廠建成后，現(xiàn)場幾乎不需要運行人員，可進行遠程控制操作。中國風電發(fā)展的現(xiàn)狀

2.1中國風力資源分布情況

我國風能資源比較豐富。根據(jù)全國第2次風能資源普查結(jié)果,中國陸地風能離地面10米高度的經(jīng)濟可開發(fā)量2.53億千瓦, 離地面50米估計可能增大一倍。近海資源估計比陸地上大3倍,10米高經(jīng)濟可開發(fā)量約7.5億千瓦,50米高約15億千瓦

[7]。

我國的風力資源主要分布在兩大風帶: 一是三北地區(qū)(東北、華北和西北地區(qū))。包括東北3省和河北、內(nèi)蒙古、甘肅、青海、西藏、新疆等省區(qū)近200千米寬的地帶, 可開發(fā)利用的風能儲量約2億千瓦, 約占全國可利用儲量的79%。該地區(qū)風電場地形平坦, 交通方便, 沒有破壞性風速, 是我國連成一片的最大風能資源區(qū), 有利于大規(guī)模地開發(fā)風電場。二是東部沿海陸地、島嶼及近岸海域。冬春季的冷空氣、夏秋的臺風, 都能影響到沿海及其島嶼, 是我國風能最佳豐富區(qū), 年有效風功率密度在200瓦/平方米以上。如臺山、平潭、東山、南鹿、大陳、嵊泗、南澳、馬祖、馬公、東沙等, 可利用小時數(shù)約在7000至8000小時。這一地區(qū)特別是東南沿海,由海岸向內(nèi)陸丘陵連綿, 風能豐富地區(qū)僅在距海岸50千米之內(nèi)。另外, 內(nèi)陸地區(qū)還有一些局部風能資源豐富區(qū)[8]。

從上述風力資源分布情況來看, 中國有相當大的地區(qū)有著豐富的風能資源, 具有很大的開發(fā)利用價值, 商業(yè)化、規(guī)模化的潛力很大。

2.2 風電場發(fā)展迅速，建設規(guī)模不斷擴大

我國的風力發(fā)電始于20世紀50年代后期，在吉林、遼寧、新疆等省建立了單臺容量在10kW以下的小型風力發(fā)電場，但其后就處于停滯狀態(tài)。到了20世紀70年代中期以后，在世界能源危機的影響下，特別是在農(nóng)村、牧區(qū)、海島等地方對電力迫切需求的推動下，我國的一些地區(qū)和部門對風力發(fā)電的研究、試點和推廣應用又給予了重視與支持，但在這一階段，其風電設備都是獨立運行的。直到1986

年，在山東榮城建成了我國第一座并網(wǎng)運行的風電場后，從此并網(wǎng)運行的風電場建設進入了探索和示范階段，但其特點是規(guī)模和單機容量均較小。到1990年已建成4座并網(wǎng)型風電場，總裝機容量為4.215兆瓦，其最大單機容量為200千瓦。在此基礎上，風力發(fā)電從1991年起開始步入了逐步推廣階段，到1995年，全國共建成了5座并網(wǎng)型風電場，裝機總?cè)萘繛?6.1兆瓦，最大單機容量為500千瓦。1996年后，風力發(fā)電進入了擴大建設規(guī)模的階段，其特點是風電場規(guī)模和裝機容量均較大，最大單機容量為1500千瓦[9]。據(jù)中國風能協(xié)會最新統(tǒng)計，2007年中國除臺灣省外新增風電機組3,144 臺。與2006 年相比，2007年當年新增裝機增長率為145.8％，累計裝機增長率為126.6％。2008年又新增風電裝機容量630萬千瓦,新增容量位列全球第2,僅次于美國.截至2008年底總裝機容量達到1215.3萬千瓦,同比增長106% ,總裝機容量超過了印度,位列全球第4,同時躋身世界風電裝機容量超千萬千瓦的風電大國行列.2007年中國除臺灣省外累計風電機組6458

[10]臺，裝機容5890兆瓦。截至2010年底，我國新增風電裝機1600萬千瓦，累計裝

機容量達到4182.7萬千瓦，均居世界第一，其中3100萬千瓦裝機實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。目前，甘肅酒泉、蒙東、蒙西、東北、河北、新疆、江蘇、山東等多個千萬千瓦風電基地正有序推進，蒙西和甘肅酒泉風電基地裝機均超過500萬千瓦，河北、吉林等多個地區(qū)裝機超過250萬千瓦。上海世博會期間，上海東海大橋10萬千瓦海上風電場并網(wǎng)發(fā)電，成為除歐洲之外世界上第一座海上風電場。隨后，總規(guī)模100萬千瓦的海上風電特許權項目也在江蘇啟動。2010年，風電發(fā)電量達到450

[11]億千瓦時，比上年增長63%。

2.3 國家及政府有關部門重視和支持風力發(fā)電

風電的迅速發(fā)展與國家的政策扶持密不可分。“十一五”時期，我國陸續(xù)出臺了《可再生能源法》、《關于風電建設管理有關要求的通知》及《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》等一系列配套政策和實施細則，這些政策不僅為風電長遠發(fā)展提供了法律保障、政策支持，也明確提出了裝備先行、市場化的發(fā)展戰(zhàn)略。截至目前，風電企業(yè)享受所得稅“三免三減半”、“增值稅減免50%”、“即征即退”等一系列優(yōu)惠政策。除了國家推出的標桿電價外，部分省份還另外推出風電補貼，[12]山東、廣東的風電上網(wǎng)電價均高于國家標桿電價。

2.4 專業(yè)隊伍和國產(chǎn)化水平逐漸提高

風力發(fā)電的“裝備先行”戰(zhàn)略使風電快速發(fā)展[13]。據(jù)統(tǒng)計，2004年全國裝機的風電設備中，進口設備占90%，2010年全國裝機的風電設備中國產(chǎn)設備占90%。隨著國內(nèi)風電市場的發(fā)展，有10余家風電設備制造企業(yè)實現(xiàn)了規(guī)模化生產(chǎn)，華銳、金風等7家制造企業(yè)已經(jīng)躋身2010年世界風電設備制造15強，其中華銳風電已經(jīng)躍居世界第二。經(jīng)過多年的技術積累和資本投入，國內(nèi)風電設備生產(chǎn)水平不斷提高，兆瓦級風機等科技難關被相繼攻克。

風電設備的國產(chǎn)化，帶動了國內(nèi)風電技術水平和運營質(zhì)量的快速提升。目前，國內(nèi)風電機組普遍采用當今世界主流技術，世界領先的3兆瓦機和海上風電項目均在國內(nèi)落戶。單位千瓦造價已從“十一五”初期的7000元左右降到4000元以

[14]下，降幅達40%。

2010年全國累計風電裝機容量已突破40000兆瓦，海上風電大規(guī)模開發(fā)正式起步。國內(nèi)風電市場競爭形勢日趨激烈，使得企業(yè)在滿足國內(nèi)需求的基礎上，積

極拓展海外市場。中國風力發(fā)電行業(yè)發(fā)展前景廣闊，預計未來很長一段時間都將保持高速發(fā)展，同時盈利能力也將隨著技術的逐漸成熟穩(wěn)步提升。“十二五”期間，我國風電產(chǎn)業(yè)仍將持續(xù)每年10000兆瓦以上的新增裝機速度，風電場建設、[15]并網(wǎng)發(fā)電、風電設備制造等領域成為投資熱點，市場前景看好。

3全球風力發(fā)電的趨勢

風力發(fā)電是一種主要的風能利用形式，風力發(fā)電已經(jīng)開展了多年，隨著能源環(huán)境的變化和風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的成熟，未來幾年風力發(fā)電將呈現(xiàn)新的趨勢。

3.1風力發(fā)電投資成本降低

風力發(fā)電相對于太陽能、生物質(zhì)等可再生能源技術更為成熟、成本更低、對環(huán)境破壞更小。在過去20多年里，風力發(fā)電技術不斷取得突破，規(guī)模經(jīng)濟性日益明顯。

根據(jù)美國國家可再生能源實驗室NREL的統(tǒng)計，從1980年至2005年期間，風力發(fā)電的成本下降超過90%，下降速度快于其他幾種可再生能源形式[16]。根據(jù)丹麥RIS國家研究實驗室對安裝在丹麥的風力發(fā)電機組所進行的評估,從1981～2002年間，風力發(fā)電成本由15.8歐分/千瓦時下降到4.04歐分/千瓦時，預計2010電成本下降至3歐分/千瓦時，2020年降低至2.34歐分/千瓦時[17]。

隨著風力發(fā)電技術的改進，風力發(fā)電機組將越來越便宜和高效。增大風力發(fā)電機組的單機容量就減少了基礎設施的投入費用，而且同樣的裝機容量需要更少數(shù)目的機組，這也節(jié)約了成本。隨著融資成本的降低和開發(fā)商的經(jīng)驗豐富，項目開發(fā)的成本也相應得到降低。風力發(fā)電機組可靠性的改進也減少了運行維護的平均成本。總體上，風力發(fā)電成本將得到大幅降低[18]。

3.2風力發(fā)電國產(chǎn)化必要性

實現(xiàn)風力發(fā)電技術裝備國產(chǎn)化的目的是提高我國風力發(fā)電裝備的制造能力和技術水平，降低風力發(fā)電成本，提高市場競爭能力，為推動我國風力發(fā)電技術大規(guī)模商業(yè)化發(fā)展奠定基礎。加大風力發(fā)電機組的國產(chǎn)化力度，一方面可為風力發(fā)電場建設采用國產(chǎn)設備提供優(yōu)質(zhì)廉價的選擇；另一方面，也可迫使國外同類企業(yè)在參與我國市場競爭時大幅度降低產(chǎn)品價格。風力發(fā)電技術裝備國產(chǎn)化的指導思想是以市場為導向，以工程為依托，在引進消化吸收國際先進技術的基礎上，進行創(chuàng)新提高，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的風力發(fā)電設備[19]。

風力發(fā)電國產(chǎn)化水平日益提高，如全部實現(xiàn)風力發(fā)電機組國產(chǎn)化，預計可降低風力發(fā)電機組成本30%，在不改變其它條件的前提下，可使風力發(fā)電成本降至0.332元/千瓦時。為此，國家必須加大科研開發(fā)投資力度，在目前條件下以風力發(fā)電場建設投資1.5%-3%的比例支持我國的風力發(fā)電技術科研開發(fā)和國產(chǎn)化是適宜的[20]。其重要意義不僅僅在于降低風力發(fā)電成本，還將推動我國風力發(fā)電機組產(chǎn)業(yè)的形成，利用我們的優(yōu)勢走向國際市場。

3.3海上風力發(fā)電將成為風力發(fā)電的新視點

海上有豐富的風能資源和廣闊平坦的區(qū)域，使得近海風力發(fā)電技術成為近來研究和應用的熱點。多兆瓦級風力發(fā)電機組在近海風力發(fā)電場的商業(yè)化運行是國內(nèi)外風能利用的新趨勢。

國際上，到2003年末，圍繞歐洲海岸線的海上風力發(fā)電總裝機已達到600兆瓦，其中大部分都集中在丹麥、瑞典、荷蘭和英國。目前最大的海上風力發(fā)電場是位于丹麥南海岸的Nysted風力發(fā)電場，容量為165.6兆瓦，由72臺Bonus2.3兆瓦海上風力發(fā)電機組組成，于2003年12月開始發(fā)電。到2010年，歐洲海上風力發(fā)電的裝機容量已達到10000兆瓦。海上風速大且穩(wěn)定，年利用小時數(shù)可達到3000小時以上。同容量裝機，海上比陸上成本增加60%，電量增加50%以上。隨著風力發(fā)電的發(fā)展，陸地上的風機總數(shù)已經(jīng)趨于飽和，海上風力發(fā)電場將成為未來發(fā)展的重點。海上發(fā)電是近年來國際風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新領域。[21]

海上風能資源儲量遠大于陸地風能，儲量10米高度可利用的風能資源超過7億千瓦，而且距離電力負荷中心很近。目前上海已開始海上風力發(fā)電項目的建設，到2010年，上海的風力發(fā)電總裝機容量將達到200－300兆瓦[22]。為達到這一目標，第一座長距離跨海大橋東海大橋兩側(cè)將建成內(nèi)地首個海上風力發(fā)電場。隨著海上風力發(fā)電場技術的發(fā)展成熟，經(jīng)濟上可行，將來必然會成為重要的可持續(xù)能源。

3.4大型發(fā)電機組是風力發(fā)電必然的趨勢

隨著現(xiàn)代風力發(fā)電技術發(fā)展的日趨成熟，風力發(fā)電機組正不斷向大型化發(fā)展。2002年前后，國際風力發(fā)電市場上主流機型已經(jīng)達到1500千瓦以上。目前，歐洲已批量安裝3600千瓦風力發(fā)電機組，美國已研制成功7000千瓦風力發(fā)電機組，而英國正在研制巨型風力發(fā)電機組。目前風力發(fā)電機組的規(guī)模一直在不斷增大，國際上主流的風力發(fā)電機組已達到2-3兆瓦。國家2008年7月發(fā)改委共核準了222.45萬千瓦大型風電項目，是2007年底全國累計裝機600萬千瓦的[23]37%。

大體上大型風力發(fā)電機組有兩種發(fā)展模式。陸地風力發(fā)電，其方向是低風速發(fā)電技術，主要機型是2-5兆瓦的大型風力發(fā)電機組，這種模式關鍵是向電網(wǎng)輸電。近海風力發(fā)電，主要用于比較淺的近海海域，安裝5兆瓦以上的大型風力發(fā)電機，布置大規(guī)模的風力發(fā)電場，這種模式的主要制約因素是風力發(fā)電場的規(guī)劃和建設成本，但是近海風力發(fā)電的優(yōu)勢是明顯的，即不占用土地，海上風力資源較好[24]。

4結(jié)論

風力發(fā)電具有既能保證能源的有序利用，又能戰(zhàn)勝全球氣候變化，更有利于全球的環(huán)境資源保護的優(yōu)點。通過對我國風能資源及利用狀況的調(diào)查，我國的風能開發(fā)和利用已經(jīng)進入一個嶄新時期，尤其是小型風機的生產(chǎn)和應用已經(jīng)相當廣泛，效果也非常不錯，并且前景非常廣闊。我們要充分有效地利用風能這種可再生、無污染、環(huán)保節(jié)凈的自然資源，通過致力于風力發(fā)電的技術創(chuàng)新與科研開發(fā)，使我國的風力發(fā)電得到長足發(fā)展，使風電在我國得到更加廣泛的應用。

參考文獻:

[1] 劉寶蘭,文華里.世界風力發(fā)電現(xiàn)狀與前景[J].能源工程,2000,(4):12-14.[2] 宋正良.世界風力發(fā)電發(fā)展概況[J].上海大中型電機,2004,(2):1-3.[3] 黎發(fā)貴,郭太英.風力發(fā)電在中國電力可持續(xù)發(fā)展中的作用[J].貴州水利水電,2006(2):7-12.[4] 李俊峰,高虎,馬玲娟.我國風力發(fā)電現(xiàn)狀和展望[J].中國科技投資,2007,(11):1-7.[5] 嚴陸光.力促大規(guī)模非水可再生能源發(fā)展[J].山西能源與能,2009(5):1-3.[6] 楊磊.淺析風力發(fā)電可持續(xù)發(fā)展[J].應用能源技術,2007(9):33-34.[7] 李賢明,張霄,劉紅雷,等.淺談我國風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀和市場前景[J].上海大中型電機,2006,(3):1-4.[8] 鄧杉杉.我國風電發(fā)展的現(xiàn)狀、問題與對策研究[D].西南交通大學(成都),2006.[9] 鄭源,張德虎.風力發(fā)電機組控制技術[M].北京:中國水利水電出版社,2009:33-41.[10] 施鵬飛.2008年國內(nèi)外風電持續(xù)快速發(fā)展[J].可再生能源,2009,27(2):6-10.[11] 李俊峰,高虎,王仲穎,等.2008 中國風電發(fā)展報告[M].北京:中國環(huán)境科學出版社, 2008:7-17.[12] 王玉萍,趙媛.對我國風電電價政策的分析與建議[J].電力需求管理,2007，（06）：13-19

[13] 吳慶廣.中國風力發(fā)電公司融資模式探討[J].環(huán)境科學與管理,2008,(01):5-9.[14] 趙子健.促進風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策分析[D].上海交通大學（上海）,2009.[15] 宋艷霞.我國風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的財稅支持政策研究[D].財政部財政科學研究所（北京）,2010.[16] 王素霞．國內(nèi)外風力發(fā)電的情況及發(fā)展趨勢[J].電力技術經(jīng)濟，2007，19(1)：29—31．

[17] 劉曉林.漫談風力發(fā)電[J].電氣應用,2009,28(3):82-85.[18] 宋輝.我國可再生能源供給的市場特征與激勵機制研究[D].中國礦業(yè)大學(江蘇),2011.[19] 易躍春.風力發(fā)電現(xiàn)狀、發(fā)展前景及市場分析[J].國際電力,2004,8(5):2-6.[20] 李書鋒,蔣永穆.政策導向、企業(yè)行為與我國風電特許權招標制度的再設計[J].科技進步與對策,2009,(09):1-7.[21] 姚興佳,隋紅霞,劉穎明等.海上風電技術的發(fā)展與現(xiàn)狀[J].海上風電場,2007(2):111-118.[22] 宋礎,劉漢中.海上風力發(fā)電場開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].太陽能,2006(2):1-5.[23] 未瑞.風力發(fā)電項目技術經(jīng)濟綜合評價理論及應用研究[D].華北電力大學(北京),2009.[24] 劉定邦.大型風力發(fā)電機組的模糊控制研究[D].重慶大學(重慶),2007.

第三篇：風力發(fā)電技術

風力發(fā)電技術和風能利用方式

1973年發(fā)生石油危機以后，西方發(fā)達國家為尋求替代石化燃料的能源，在風力發(fā)電技術的研究與應用上投入了相當大的人力和資金，充分綜合利用空氣動力學、新材料、新型電機、電力電子技術、計算機、自動控制及通信技術等方面的最新成果，開創(chuàng)了風能利用的新時期。

德國、美國、丹麥等國開發(fā)建立了評估風力資源的測量及計算機模擬系統(tǒng)，發(fā)展了變槳距控制及失速控制的風力機設計理論，采用了新型風力機葉片材料及葉片翼型，研制出了變極、變滑差、變速恒頻及低速永磁等新型發(fā)電機，開發(fā)了由微機控制的單臺和多臺風力發(fā)電機組成的機群的自動控制技術，從而大大提高了風力發(fā)電的效率和可靠性。

風電場是大規(guī)模利用風能的有效方式，20世紀80年代初在美國加利福尼亞州興起。而海岸線附近的海域風能資源豐富，風力強，風速均勻，可大面積采獲能量，適合大規(guī)模開發(fā)風電。然而在海上建造難度也大：巨大的基座必須固定入海底30m深度，才能使裝置經(jīng)受得住狂風惡浪的沖擊；水下的驅(qū)動裝置和電子部件必須得能防止高鹽度海水的腐蝕；與陸地連接還得需要幾公里長的海底電纜。

2.2風電裝機容量

德國的風力發(fā)電裝機容量已達610.7萬kW，占德國發(fā)電裝機容量的33%，居世界第1位。西班牙風電裝機容量283.6萬kW，居世界第2位。美國風力發(fā)電裝機容量已達261萬kW，居世界第3位。丹麥風電技術也很先進，裝機容量234.1萬kW。印度風電增長很快，到2000年累積裝機容量已達到122萬kW。日本的風電裝機容量46萬kW，運行較穩(wěn)定的是海岸線或島上的風力發(fā)電站，已達576臺風電設備。

2.3各國的風力發(fā)電政策

目前風電機組成本仍比較高，但隨著生產(chǎn)批量的增大和技術的進一步改進，成本將會繼續(xù)下降(見表1)。許多國家建立了眾多的中型和大型風力發(fā)電場，并形成了一整套有關風力發(fā)電場的規(guī)劃方法、運行管理和維護方式、投融資方式、國家扶持的優(yōu)惠政策及規(guī)范、法規(guī)等。

表1世界風電裝機容量（萬kW）和發(fā)電成本（美分/kW·h）

年份******97199819992000

容量******1393184

5成本15.310.97.26.66.15.65.35.15.04.94.8

數(shù)據(jù)來源：丹麥BTM咨詢公司

歐洲發(fā)展風電的動力主要來自于改善環(huán)境的壓力，將風電的發(fā)展作為減少二氧化碳等氣體排放的措施。德國、丹麥、西班牙等國都制定了比較高的風電收購電價，保持了穩(wěn)定高速的增長，1996年以后年增長率超過30%，使風電成為發(fā)展最快的清潔電能。丹麥風電技術的發(fā)展策略是政府不直接支持制造廠商，而是對購買風電機組的用戶提供補貼。英國的《可再生能源責任法規(guī)》要求到2010年，每個電力供應商必須使可再生能源的電力供應量達到總電量的10%。

美國政府為鼓勵開發(fā)可再生能源，在20世紀80年代初出臺了一系列優(yōu)惠政策。聯(lián)邦政府和加利福尼亞州政府對可再生能源的投資者分別減免了25%的稅賦，規(guī)定有效期到198

5年底，另外立法還規(guī)定電力公司必須得收購風電，并且價格應是長期穩(wěn)定的。這些政策吸引了大量的資金采購風電機組，使剛剛建立起來的丹麥風電機組制造業(yè)獲得了大批量生產(chǎn)和改進質(zhì)量的機會。到1986年這3個風電場的總裝機容量達到160萬kW。2002年美國德州的風電容量為118萬kW。德州政府規(guī)定，到2009年可再生能源的發(fā)電容量至少應達到200萬kW，并擬訂了110.4萬kW的風電建設計劃。

印度是一個缺電的發(fā)展中國家，政府制定了許多鼓勵風電的政策，如投資風電的企業(yè)，可將風電的電量儲蓄，在電網(wǎng)拉閘限電時，使有儲蓄的企業(yè)能夠得到優(yōu)先供電。

澳大利亞的發(fā)電能源主要依靠煤炭。政府為改善電能結(jié)構，制定了一項強制性的可再生能源發(fā)電計劃，太陽能——風力電站將成為可再生能源利用的重要組成部分。

3我國風力發(fā)電的開發(fā)現(xiàn)況

我國擁有豐富的風能資源，若采用10m高度的風速測算，陸地風能資源理論儲量為32.26億kW，可開發(fā)的風能資源儲量為2.53億kW。我國近海風能資源約為陸地的3倍，由此可算出我國可開發(fā)的風能資源約為10億kW。

風能資源富集區(qū)主要在西北、華北北部、東北及東南沿海地區(qū)。20世紀70年代末80年代初，我國通過自主開發(fā)研制，額定容量低于10kW小型風力發(fā)電機實現(xiàn)了批量生產(chǎn)，在解決居住分散的農(nóng)牧民和島嶼居民的用電方面有著重要意義。在國家有關部委的支持下，額定功率為200、250、300、600 kW的風力發(fā)電機組已研制出來，并在全國11個省區(qū)建立了27個風電場，浙江、福建、廣東沿海及新疆、內(nèi)蒙古自治區(qū)都有較大功率的風力發(fā)電場。東部沿海有豐富的風能資源，距離電力負荷中心又近，海上風電場將成為新興的能源基地。國家計委在20世紀90年代中期制定了“光明工程”和“乘風計劃”, 1997年當年裝機超過10萬kW，到2001年底總裝機容量約40萬kW。

我國風電技術還處于發(fā)展初期，較歐美落后，關鍵原材料或零部件主要依靠進口。風電機組是風電場的核心設備，主要依靠進口機組，在風電場的建設投資中是主要部分，占總投資的60%～80%。為鼓勵風電的開發(fā)，我國對300kW以上機組免征進口稅。風電隨著技術的發(fā)展和批量生產(chǎn)，成本會繼續(xù)下降。

第四篇：風力發(fā)電課程設計

1．風力發(fā)電發(fā)展的現(xiàn)狀

1.1世界風力發(fā)電的現(xiàn)狀

近20年風電技術取得了巨大的進步。1995—2006年風力發(fā)電能力以平均每年30%以上的速度增長，已經(jīng)成為各種能源中增長速度最快的一種。今年來歐洲、北美的風力發(fā)電裝機容量所提供的電力2成為僅次于天然氣發(fā)電電力的第二大能源。歐洲的風力風力發(fā)電已經(jīng)開始從“補充能源”向“戰(zhàn)略替代能源”的方向發(fā)展。

到2008年，世界風能利用嘴發(fā)達的國家是德國、美國和西班牙，中國名列世界第四位。丹麥是世界上使用風能比例最高的國家，丹麥能源消費的1/5來自于風力。

歐洲在開發(fā)海上風能方面也依然走在世界前列，其中丹麥、美國、愛爾蘭、瑞典和荷蘭等國家發(fā)展較快。尤其是在一些人口密度較高的國家，隨著陸地風電場殆盡，發(fā)展海上風電場已成為新的風機應用領域而受到重視。丹麥、德國、西班牙、瑞典等國家都在計劃較大的海上風電場項目。目前海上風電機組的平均單機容量在3MW左右，最大已達6MW。世界海上風電總裝機容量超過80萬千瓦。

有余風力發(fā)電技術已經(jīng)相對成熟，因此許多國家對風發(fā)電的投入較大，其發(fā)展較快，從而使風電價格不斷下降。若考慮環(huán)保及地理因素，加上政府稅收優(yōu)惠政策和相關支持，在有些地區(qū)風力發(fā)電已可與火力發(fā)電等展開競爭。在全球范圍內(nèi)，風力發(fā)電已形年產(chǎn)值超過50億美元的產(chǎn)業(yè)。

1.2我過風力發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀

我國風力發(fā)電從20世紀80年代開始起步，到1985年以后逐步走向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段。

自2005年起，我國風電規(guī)模連續(xù)三年實現(xiàn)翻倍增長。風電新增容量每年都增加超過100%，僅次于美國、西班牙，成為世界風電快速增長的市場之一。根據(jù)國家能源局2009年公布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，截止2008年底，我國風電裝機容量已達1271萬千瓦，居世界第4位，但是風電在我國整個電力能源結(jié)構中所占的比重仍然比較低。

我國將在內(nèi)蒙古、甘肅、河北、吉林、新疆、江蘇沿海等省區(qū)建設十多個百萬千瓦級和幾個千瓦級風電基地。根據(jù)目前國內(nèi)增長趨勢，預計到2020年，中國風電總裝機容量將達到1.3億~1.5億千瓦。風力發(fā)電機

2.1恒速恒頻的籠式感應發(fā)電機

恒速恒頻式風力發(fā)電系統(tǒng)，特點是在有效風速范圍內(nèi)，發(fā)電機組的運行轉(zhuǎn)速變化范圍很小，近似恒定；發(fā)電機輸出的交流電能頻率恒定。通常該類風力發(fā)電系統(tǒng)中的發(fā)電機組為鼠籠式感應發(fā)電機組。

恒速恒頻式發(fā)電機組都是定槳距失速調(diào)節(jié)型。通過定槳距失速控制的風力機使發(fā)電機轉(zhuǎn)速保持在恒定的數(shù)值，繼而使風電機并網(wǎng)后定子磁場旋轉(zhuǎn)頻率等于電網(wǎng)頻率，因而轉(zhuǎn)子、風輪的速度變化范圍較小，不能保持在最佳葉尖速比，捕獲風能的效率低。

2.2變速恒頻的雙饋感應式發(fā)電機

變速恒頻式風力發(fā)電系統(tǒng)，特點是在有效風速范圍內(nèi)，允許發(fā)電機組的運行轉(zhuǎn)速變化，而發(fā)電機定子發(fā)出的交流電能的頻率恒定。通常該類風力發(fā)電系統(tǒng)中的發(fā)電機組為雙饋感應式異步發(fā)電機組。

雙饋感應式發(fā)電機結(jié)合了同步發(fā)電機和異步發(fā)電機的特點。這種發(fā)電機的定子和轉(zhuǎn)子都可以和電網(wǎng)交換功率，雙饋因此而得名。

雙饋感應式發(fā)電機，一般都采用升級齒輪箱將風輪的轉(zhuǎn)速增加若干倍，傳遞給發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速明顯提高，因而可以采用高速發(fā)電機，體積小，質(zhì)量輕。雙饋交流器的容量僅與發(fā)電機的轉(zhuǎn)差容量相關，效率高、價格低廉。這種方案的缺點是升速輪箱價格貴，噪聲大、易疲勞損壞。

2.3變速變頻的直驅(qū)式永磁同步發(fā)電機

變速變頻式風力發(fā)電系統(tǒng)，特點是在有效風速范圍內(nèi)，發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速和發(fā)電機組定子側(cè)產(chǎn)生的交流電能的頻率都是變化的。因此，此類風力 需要在定子側(cè)串聯(lián)電力變流裝置才能實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)運行。通常該類風力發(fā)電系統(tǒng)中的發(fā)電機組為永磁同步發(fā)電機組。

直驅(qū)式風力發(fā)電機組，風輪與發(fā)電機的轉(zhuǎn)子直接耦合，而不經(jīng)過齒輪箱，“直驅(qū)式”因此而得名。由于風輪的轉(zhuǎn)速一般較低，因此只能采用低速的永磁式發(fā)電機。因而無齒輪箱，可靠性高；但采用低速永磁發(fā)電機，體積大，造價高；而且發(fā)電機的全部功率都需要交流器送入電網(wǎng)，變流器的容量大，成本高。

如果將電力變流裝置也算作是發(fā)電機組的一部分，只觀察最終送入電網(wǎng)的電能特征，那么直驅(qū)式永磁同步發(fā)電機組也屬于變速恒頻的風力發(fā)電系統(tǒng)。

3介紹相關風力發(fā)電控制技術

3.1風力發(fā)電控制系統(tǒng)的目的由于風力發(fā)電機組是復雜多變量非線性系統(tǒng)，具有不確定性和多干擾等特點。風力發(fā)電控制系統(tǒng)的基本目標分為4個層次：保證可靠運行，獲取最大能量，提供良好電力質(zhì)量，延長機組壽命。控制系統(tǒng)實現(xiàn)以下具體功能:

(1)運行風俗范圍內(nèi)，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

(2)低風速時，跟蹤最優(yōu)葉尖速比，實現(xiàn)最大風能捕獲。

(3)高風速時，限制風能捕獲，保持風力發(fā)電機組的額定輸出功率。

(4)減少陣風引起的轉(zhuǎn)矩峰值變化，減少風輪機械應力和輸出功率波動。

(5)控制代價小。不同輸入信號的幅值應有限制，比如槳距角的調(diào)節(jié)范圍和變槳距速率有一

定限制。

(6)抑制可能引起機械共振的頻率。

(7)調(diào)節(jié)機組功率，控制電網(wǎng)電壓、頻率穩(wěn)定。

3.2風力發(fā)電控制系統(tǒng)

除了風輪和發(fā)電機這兩個核心部分，風力發(fā)電機組換包括一些輔助部件，用來安全、高效的利用風能，輸出高質(zhì)量的電能。

（1）傳動機構

雖說用于風力發(fā)電的現(xiàn)代水平軸風力機大多采用高速風輪，但相對于發(fā)電的要求而言，風輪的轉(zhuǎn)速其實并沒有那么高。考慮到葉片材料的強度和最佳葉尖速必的要求，風輪轉(zhuǎn)速大約是18~33r/min。而常規(guī)發(fā)電機的轉(zhuǎn)速多為800r/min或1500r/min。

對于容量較大的風電機組，由于風輪的轉(zhuǎn)速很低，遠達不到發(fā)電機發(fā)電的要求，因而可以通過齒輪箱的增速作用來實現(xiàn)。風力發(fā)電機組中的齒輪箱也稱增速箱。在雙饋式風力發(fā)電機組中，齒輪箱就是一個不可缺少的重要部件。大型風力發(fā)電機的傳動裝置，增速比一般為40~50。這樣，可以減輕發(fā)電機質(zhì)量，從而節(jié)省成本。

也有一些采用永磁同步發(fā)電機的風力發(fā)電系統(tǒng)，在設計時由風輪直接驅(qū)動發(fā)電機的轉(zhuǎn)子，而省去齒輪箱，以減輕質(zhì)量和噪聲。

對于小型的風電機組，由于風輪的轉(zhuǎn)速和發(fā)電機的額定轉(zhuǎn)速比較接近，通常可以將發(fā)電機的軸直接連到風輪的輪轂。

（2）對風系統(tǒng)（偏航系統(tǒng)）

自然界的風方向多變。只有讓風垂直地吹向風輪轉(zhuǎn)動面，風力機才能最大限度地獲得風能。為此，常見的水平軸的風力機需要配備調(diào)向系統(tǒng)，使風輪的旋轉(zhuǎn)面經(jīng)常對準風向。

對于小容量風力發(fā)電機組，往往在風輪后面裝一個類似風向標的尾舵，來實現(xiàn)對風功能。對于容量較大的風力發(fā)電機組，通常配有專門的對風裝置——偏航系統(tǒng)，一般由風向傳感器

和伺服電動機組合而成。大型機組都采用主動偏航系統(tǒng)，即采用電力或液壓拖動來完成對風動作，偏航方式通常采用齒輪驅(qū)動。

一般大型風力機在機艙后面的頂部有兩個互相獨立的傳感器。當風向發(fā)生改變時，風向標登記這個方位，并傳遞信號到控制器，然后控制器控制偏航系統(tǒng)轉(zhuǎn)動機艙。

（3）限速裝置

風輪轉(zhuǎn)速和功率隨著風速的提高而增加，風速過高會導致風輪轉(zhuǎn)速過高和發(fā)電機超負荷，危及風力發(fā)電機組的運行安全。限速安全機構的作用是使風輪單位轉(zhuǎn)速在一定的風速范圍內(nèi)基本保持不變。

（4）液壓制動裝置

機組的液壓系統(tǒng)用于偏航系統(tǒng)剎車、機械剎車盤驅(qū)動，當風速過高時使風輪停轉(zhuǎn)，保證強風下風電機組安全。

機組正常時，需維持額定壓力區(qū)間運行。液壓泵控制液壓系統(tǒng)壓力，當壓力下降至設定值后，啟動油泵運行，當壓力升高至某設定值后，停泵。

4風力發(fā)電技術發(fā)展趨勢的展望

4.1風力發(fā)電的發(fā)展方向

風力發(fā)電技術是目前可再生能源利用中技術最成熟的、最具商業(yè)化發(fā)展前景的利用方式，也是本世紀最具規(guī)模開發(fā)前景的新能源之一合理利用風能，既可減少環(huán)境污染，有可減輕目前越來越大的能源短缺給人類帶來的壓力。

未來風力發(fā)電技術將向著以下幾個方向發(fā)展。

（1）單機容量大。主流的新增風力機的單機容量將從750KW~1.5MW向2MW甚至更大的容量發(fā)展。目前世界上單機容量最大的風機，為5MW風力發(fā)電機，海上風力發(fā)電的6MW風電機組也已研制成功。

（2）風電場規(guī)模增大。將從10MW級向100MW、1000MW級發(fā)展。

（3）從陸地向海上發(fā)展。

（4）生產(chǎn)成本進一步降低。

4.2未來風力發(fā)電的展望

據(jù)專家們測估，全球可利用的風能資源為200億千瓦，約是可利用水力資源的10倍。如果利用1%的風能能量，可產(chǎn)生世界現(xiàn)有發(fā)電總量8%~9%的電量。“風力12”、歐洲風能聯(lián)合會、能源和發(fā)展論壇以綠色和平組織于2002年聯(lián)合發(fā)表了一篇報告，以上述估計值作為基礎，制定了風能的目標：到2020年，風力發(fā)電將占到全球發(fā)電總量的12%。為了達到這個目標，需要建立總?cè)萘看蠹s為1260GW的風能裝置，每年可發(fā)電3000TW·h左右。這相當于現(xiàn)在歐盟的用電量。世界風能協(xié)會預計，從世界范圍來看，預計2020年，風電裝機容量會達到1231GW。年發(fā)電量相當于屆時世界電力需求的12%，與上述報告的結(jié)論一致。風電會向滿足世界20%電力需求的方向發(fā)展，相當于今天的水電，有研究顯示到2040年大致可以實現(xiàn)這一目標。屆時將創(chuàng)造179萬個就業(yè)機會，風電成本下降40%，減少排放100多億噸二氧化碳。因此，在建設資源節(jié)約型社會的國度里，風力發(fā)電已不再是無足輕重的補充能源，而是最具有商業(yè)化發(fā)展前景的新興能源產(chǎn)業(yè)。

第五篇：風力發(fā)電考試

1.電力系統(tǒng)：用于生產(chǎn)，傳輸，交換，分配，消耗電能的系統(tǒng)：

一次部分：用于能量生產(chǎn)，傳輸，交換，分配，消耗的部分

二次部分：對一次部分進行檢測，監(jiān)視，控制和保護的部分

2.風電場和常規(guī)電廠的區(qū)別：單機容量小；電能生產(chǎn)比較分散，發(fā)電機數(shù)目多；輸出的電壓等級低；類型多樣化；功率輸出特性復雜；并網(wǎng)需要電力電子換流設備

3.風電廠電氣一次系統(tǒng)組成：風電機組；集電系統(tǒng)；升壓站；廠用電系統(tǒng)。

4．變壓器銅損：銅導線存在著電阻，電流流過消耗一定功率，變?yōu)闊崃?/p>

變壓器鐵損：鐵心中的磁滯損耗和渦流損耗

5.常用的開關電器：斷路器（切斷電路），隔離開關（在電氣設備和熔斷器間形成明顯的電壓斷開點，運行方式改變時倒閘操作），熔斷絲（有故障電流時斷開電路），接觸器（電路正常開合閘，無法斷開故障電路）。

6.集膚效應：靠近導體表面處的電流密度大于導體內(nèi)部電流密度的現(xiàn)象。隨電流頻率升高，集膚效應使導體的電阻增大，電感減小！

7.電流互感器：串接一次系統(tǒng)，將大電流變?yōu)樾‰娏?/p>

二次開路后果：出現(xiàn)的高壓電危機人身及設備安全；鐵心中產(chǎn)生大量剩磁；長時間作用鐵心過熱

8.電壓互感器作用:并接一次系統(tǒng)，將高電壓變成低電壓

二次側(cè)短路：引起很大短路電流，造成互感器燒毀

9.電氣設備選擇的技術條件：按照正常工作狀態(tài)選擇；按照短路狀態(tài)校驗；電氣選擇的環(huán)境因素；環(huán)境保護

10.電流繼電器和電壓繼電器有何作用？他們?nèi)绾谓尤腚姎庖淮蜗到y(tǒng)?

電流繼電器反應一次回路中的電流越限，用于二次系統(tǒng)的保護回路，用以啟動時間繼電器的動作或直接觸發(fā)斷路器分閘。

電流繼電器用于繼電保護裝置中的過電壓保護或欠電壓閉鎖

11.配電裝置的最小凈距：無論在正常最高工作電壓或出現(xiàn)內(nèi)，外部過電壓時，都不至使空氣間隙被擊穿。

12.A,B,C,D,E類安全凈距的具體含義

A1：帶電部分至接地部分之間的最小安全凈距

A2：不同相的帶電導體之間

B1：帶電部分至柵狀遮欄間的距離和可移動設備在移動中至帶電裸導體間的距離 B2：帶電部分至網(wǎng)狀遮欄

C：無遮攔裸導體至地面

D：停電檢修的平行無遮欄

E：屋內(nèi)配電裝置通向屋外的出線套管中心線

12.雷電類型：直擊雷；感應雷；球星雷。

13.雷電防護：避雷針，避雷線，避雷器，避雷帶和避雷網(wǎng)，接地裝置

14.風電場防雷性能衡量標準：耐雷水平，雷擊跳閘率

15.變流系統(tǒng)的功能，電力變換，控制功率，控制轉(zhuǎn)矩，調(diào)節(jié)功率因素