第一篇：風(fēng)力發(fā)電報(bào)告

國(guó)內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電技術(shù) 的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

風(fēng)能是一種可再生的清潔能源。近30年來，國(guó)際上在風(fēng)能的利用方面，無論是理論研究還是應(yīng)用研究都取得了重大進(jìn)步。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)日臻完善，并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)單機(jī)額定功率最大已經(jīng)到5MW，葉輪直徑達(dá)到126m。截止2005年世界裝機(jī)容量已達(dá)58,982MW，風(fēng)力發(fā)電量占全球電量的1%。中國(guó)成為亞洲風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要推動(dòng)者之一，其總裝機(jī)容量居世界第8位，2005年新增裝機(jī)容量居世界第6位。今后，國(guó)內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度將明顯加快。引

言

風(fēng)是最常見的自然現(xiàn)象之一，是太陽(yáng)對(duì)地球表面不均衡加熱而引起的“空氣流動(dòng)”，流動(dòng)空氣具有的動(dòng)能稱之為風(fēng)能。因此，風(fēng)能是一種廣義的太陽(yáng)能。據(jù)世界氣象組織（WMO）和中國(guó)氣象局氣象科學(xué)研究院分析，地球上可利用的風(fēng)能資源為200億kW，是地球上可利用水能的20倍。中國(guó)陸地10m高度層可利用的風(fēng)能為2.53億kW，海上可利用的風(fēng)能是陸地上的3倍，50m高度層可利用的風(fēng)能是10m高度層的2倍，風(fēng)能資源非常豐富。

風(fēng)能是一種技術(shù)比較成熟、很有開發(fā)利用前景的可再生能源之一[1]。風(fēng)能的利用方式不僅有風(fēng)力發(fā)電、風(fēng)力提水，而且還有風(fēng)力致熱、風(fēng)帆助航等。因此，開發(fā)利用風(fēng)能對(duì)世界各國(guó)科技工作者具有極強(qiáng)的魅力，從而喚起了世界眾多的科學(xué)家致力于風(fēng)能利用方面的研究。在本文中，將對(duì)國(guó)內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行論述。風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)

2.1 風(fēng)能的計(jì)算公式

空氣運(yùn)動(dòng)具有動(dòng)能。風(fēng)能是指風(fēng)所具有的動(dòng)能。如果風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪的斷面積為A，則當(dāng)風(fēng)速為V的風(fēng)流經(jīng)葉輪時(shí)，單位時(shí)間風(fēng)傳遞給葉輪的風(fēng)能為

（1）

其中：?jiǎn)挝粫r(shí)間質(zhì)量流量m=ρAV

（2）

在實(shí)際中，式中：

PW—每秒空氣流過風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪斷面面積的風(fēng)能，即風(fēng)能功率，W；

（3）Cp—葉輪的風(fēng)能利用系數(shù)；

?m—齒輪箱和傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械效率，一般為0.80—0.95，直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)為1.0； ?e—發(fā)電機(jī)效率，一般為0.70—0.98； ?—空氣密度，kg/m3；

A—風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)一周所掃過的面積，m2； V—風(fēng)速，m/s。

2.2 貝茨（Betz）理論

第一個(gè)關(guān)于風(fēng)輪的完整理論是由德國(guó)哥廷根研究所的A·貝茨于1926年建立的。

貝茨假定風(fēng)輪是理想的，也就是說沒有輪轂，而葉片數(shù)是無窮多，并且對(duì)通過風(fēng)輪的氣流沒有阻力。因此這是一個(gè)純粹的能量轉(zhuǎn)換器。此外還進(jìn)一步假設(shè)氣流在整個(gè)風(fēng)輪掃掠面上的氣流是均勻的，氣流速度的方向無論在風(fēng)輪前后還是通過時(shí)都是沿著風(fēng)輪軸線的。

通過分析一個(gè)放置在移動(dòng)空氣中的“理想”風(fēng)輪得出風(fēng)輪所能產(chǎn)生的最大功率為

—空氣密度，kg/m3；

（4）

式中：Pmax—風(fēng)輪所能產(chǎn)生的最大功率；

A—風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)一周所掃過的面積，m2； V—風(fēng)速，m/s。

這個(gè)表達(dá)式稱為貝茨公式。其假定條件是風(fēng)速與風(fēng)輪軸方向一致并在整個(gè)風(fēng)輪掃掠面上是均勻的[2]。將(4)式除以氣流通過掃掠面A時(shí)風(fēng)所具有的動(dòng)能，可推得風(fēng)力機(jī)的理論最大效率

（5）

(5)式即為有名的貝茲（Betz）理論的極限值。它說明，風(fēng)力機(jī)從自然風(fēng)中所能索取的能量是有限的，其功率損失部分可以解釋為留在尾流中的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能。

能量的轉(zhuǎn)換將導(dǎo)致功率的下降，它隨所采用的風(fēng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)的型式而異，因此，風(fēng)力機(jī)的實(shí)際風(fēng)能利用系數(shù)Cp<0.593[3]。

2.3 溫度、大氣壓力和空氣密度

通過溫度計(jì)和氣壓計(jì)測(cè)試出實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)的環(huán)境溫度和大氣壓，由下式計(jì)算出空氣密度。

（6）

式中：ρ—空氣密度，kg/m3； h—當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ琍a； t—溫度，℃。

從空氣密度公式可以看出，空氣密度的大小與大氣壓力、溫度有關(guān)。

2.4 風(fēng)力機(jī)的主要組成

1)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)

小型水平軸風(fēng)力機(jī)主要組成部分有：風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)、塔架、調(diào)向機(jī)構(gòu)、蓄能系統(tǒng)、逆變器等。（1）風(fēng)輪 風(fēng)輪是風(fēng)力機(jī)從風(fēng)中吸收能量的部件，其作用是把空氣流動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)轱L(fēng)輪旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪是由1~3個(gè)葉片組成的。葉片的結(jié)構(gòu)形式多樣，材料因風(fēng)力機(jī)型號(hào)和功率大小而定，如木心外蒙玻璃鋼葉片、玻璃纖維增強(qiáng)塑料樹脂葉片等。

（2）發(fā)電機(jī)

在風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，已采用的發(fā)電機(jī)有3種，即直流發(fā)電機(jī)、同步交流發(fā)電機(jī)和異步交流發(fā)電機(jī)。小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)多采用同步或異步交流發(fā)電機(jī)，發(fā)出的交流電通過整流裝置轉(zhuǎn)換成直流電。

（3）塔架

塔架用于支撐 發(fā)電機(jī)和調(diào)向機(jī)構(gòu)等。因風(fēng)速隨離地面的高度增加而增加，塔架越高，風(fēng)輪單位面積捕捉的風(fēng)能越多，但造價(jià)、安裝費(fèi)等也隨之加大。

（4）調(diào)向機(jī)構(gòu)

垂直軸風(fēng)力機(jī)可接受任何方向吹來的風(fēng)，因此不需要調(diào)向機(jī)構(gòu)。對(duì)于水平軸風(fēng)力機(jī)，為了得到最高的風(fēng)能利用效率，應(yīng)用風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)面經(jīng)常對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向，需要對(duì)風(fēng)裝置。常用的調(diào)向機(jī)構(gòu)主要有尾舵、舵輪、電動(dòng)對(duì)風(fēng)裝置。

（5）限速機(jī)構(gòu)

當(dāng)風(fēng)速高于風(fēng)力機(jī)的設(shè)計(jì)風(fēng)速時(shí)，為了防止葉片損壞，需要對(duì)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。（6）貯能裝置

貯能裝置對(duì)獨(dú)立運(yùn)行的小型風(fēng)力機(jī)是十分重要的。其貯能方式有熱能貯能、化學(xué)能貯存。（7）逆變器

用于將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，以滿足交流電氣設(shè)備用電的要求。2)大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)

大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由兩大部分組成：氣動(dòng)機(jī)械部分和電氣部分。氣動(dòng)機(jī)械部分包括風(fēng)輪、低速軸、增速齒輪箱、高速軸，其功能是驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。電氣部分包括異步發(fā)電機(jī)、電力電子變頻器、變壓器和電網(wǎng)，其功能是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為頻率恒定的電能。近年來，又研制成功了直驅(qū)式變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組（無增速齒輪箱）。風(fēng)力機(jī)與風(fēng)力發(fā)電技術(shù)

3.1 風(fēng)力機(jī)與風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展史

風(fēng)能，是人類最早使用的能源之一。遠(yuǎn)在公元前2000年，埃及、波斯等國(guó)已出現(xiàn)帆船和風(fēng)磨，中世紀(jì)荷蘭與美國(guó)已有用于排灌的水平軸風(fēng)車。我國(guó)是世界上最早利用風(fēng)能的國(guó)家之一，早在距今1800年前，我國(guó)就有風(fēng)力提水的記載。1890年丹麥的P·拉庫(kù)爾研制成功了風(fēng)力發(fā)電機(jī)，1908年丹麥已建成幾百個(gè)小型風(fēng)力發(fā)電站。自二十世紀(jì)初至二十世紀(jì)六十年代末，一些國(guó)家對(duì)風(fēng)能資源的開發(fā)，尚處于小規(guī)模的利用階段[4]。

隨著大型水電、火電機(jī)組的采用和電力系統(tǒng)的發(fā)展，1970年以前研制的中、大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組因造價(jià)高和可靠性差而逐漸被淘汰，到二十世紀(jì)六十年代末相繼都停止了運(yùn)轉(zhuǎn)。這一階段的試驗(yàn)研究表明，這些中、大型機(jī)組一般在技術(shù)上還是可行的，它為二十世紀(jì)七十年代后期的大發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

1980年以來，國(guó)際上風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)日益走向商業(yè)化。主要機(jī)組容量有300kW、600kW、750kW、850kW、1MW、2MW。1991年丹麥在Vindeby建成了世界上第一個(gè)海上風(fēng)電場(chǎng)，由11臺(tái)丹麥Bonus 450kW單機(jī)組成，總裝機(jī)4.95MW。隨后荷蘭、瑞典、英國(guó)相繼建成了自己的海上風(fēng)電場(chǎng)。

目前，已經(jīng)備離岸風(fēng)力發(fā)電設(shè)備商業(yè)生產(chǎn)能力的廠家，主要有丹麥的Vestas（包括被其整合的NEG-Micon），美國(guó)的GE風(fēng)能，德國(guó)的Nordex、Repower、Pfleiderer/Prokon、Bonus和德國(guó)著名的Enercon公司。單機(jī)額定功率覆蓋范圍從2MW、2.3MW、3.6MW、4.2MW、4.5MW到5MW。葉輪直徑從80m、82.4m、100m、110m、114m、116m到126m。

3.2 風(fēng)力機(jī)的種類

風(fēng)力發(fā)電機(jī)是把風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能的裝置，鑒于風(fēng)力發(fā)電機(jī)種類繁多，因此分類法也是多種。按葉片數(shù)量分，單葉片，雙葉片，三葉片，四葉片和多葉片；按主軸與地面的相對(duì)位置分，水平軸、垂直軸(立軸)式；按槳葉工作原理分，升力型、阻力型。目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)三葉片水平軸類型居多。

水平軸風(fēng)力機(jī)，風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)軸與風(fēng)向平行，如圖1所示；垂直軸風(fēng)力機(jī)，風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)軸垂直于地面或氣流方向，如圖2所示。國(guó)內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀

4.1 世界風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀

目前，中、大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組已在世界上40多個(gè)國(guó)家陸地和近海并網(wǎng)運(yùn)行，風(fēng)電增長(zhǎng)率比其它電源增長(zhǎng)率高的趨勢(shì)仍然繼續(xù)。如表1所示，截止2005年12月31日世界裝機(jī)容量已達(dá)58,982MW，年裝機(jī)容量為11,310MW，增長(zhǎng)率為24%；風(fēng)力發(fā)電量占全球電量的1%，部分國(guó)家及地區(qū)已達(dá)20%甚至更多。2005年世界風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量最多的十個(gè)國(guó)家見表2，前十名合計(jì)51750.9MW，約占世界總裝機(jī)容量的87.7%。

2005年國(guó)際風(fēng)電市場(chǎng)份額的分布多樣化進(jìn)程呈持續(xù)發(fā)展趨勢(shì)：有11個(gè)國(guó)家的裝機(jī)容量已高于1,000MW，其中7個(gè)歐洲國(guó)家（德國(guó)、西班牙、意大利、丹麥、英國(guó)、荷蘭、葡萄牙），3個(gè)亞洲國(guó)家（印度、中國(guó)、日本），還有美國(guó)。亞洲正成為發(fā)展全球風(fēng)電的新生力量，其增長(zhǎng)率為48%[5]。

2002年歐洲風(fēng)能協(xié)會(huì)（EWEA）與綠色和平組織（Greenpeace International）發(fā)表了一份標(biāo)題為“風(fēng)力 12（Wind Force 12）”的報(bào)告，勾畫了風(fēng)電在2020年達(dá)到世界電量12%的藍(lán)圖。報(bào)告聲明這份文件不是預(yù)測(cè)，而是從世界風(fēng)能資源、世界電力需求的增長(zhǎng)和電網(wǎng)容量、風(fēng)電市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)和潛在的增長(zhǎng)率、與核電和大水電等其他電源技術(shù)發(fā)展歷程的比較以及減排CO2等溫室氣體的要求，論證了風(fēng)電達(dá)到世界電量12%的可能性。報(bào)告還指出中國(guó)2020年風(fēng)電裝機(jī)有可能達(dá)到1.7億千瓦[6]、[7]。

國(guó)內(nèi)風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀

根據(jù)國(guó)家氣象科學(xué)院的估算[8]，我國(guó)陸地地面10米高度層風(fēng)能的理論可開發(fā)量為32億kW，實(shí)際可開發(fā)量為2.53億kW。海上風(fēng)能可開發(fā)量是陸地風(fēng)能儲(chǔ)量的3倍。內(nèi)蒙古 實(shí)際可開發(fā)量

0.618億kW 西藏

實(shí)際可開發(fā)量

0.408億kW 新疆

實(shí)際可開發(fā)量

0.343億kW 青海

實(shí)際可開發(fā)量

0.242億kW 黑龍江

實(shí)際可開發(fā)量

0.172億kW

2005年中國(guó)除臺(tái)灣省外新增風(fēng)電機(jī)組592臺(tái)，裝機(jī)容量50.3萬kW。與2004年當(dāng)年新增裝機(jī)19.8萬kW相比，2005年當(dāng)年新增裝機(jī)增長(zhǎng)率為254%。

截至2005年底，中國(guó)除臺(tái)灣省外累計(jì)風(fēng)電機(jī)組1864臺(tái)，裝機(jī)容量126.6萬kW，風(fēng)電場(chǎng)62個(gè)。分布在15個(gè)?。ㄊ?、自治區(qū)、特別行政區(qū)），它們按裝機(jī)容量排序如表3所示。與2004年累計(jì)裝機(jī)76.4萬kW相比，2005年累計(jì)裝機(jī)增長(zhǎng)率為65.6%。2005年風(fēng)電上網(wǎng)電量約15.3億kW.h[9]。

中國(guó)“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃重大項(xiàng)目“大功率風(fēng)電機(jī)組研制與示范”支持1.5~2.5MW、2.5MW以上雙饋式變速恒頻風(fēng)電機(jī)組的研制；1.5~2.5MW、2.5MW以上直驅(qū)式變速恒頻風(fēng)電機(jī)組的研制；1.5MW以上風(fēng)電機(jī)組葉片、齒輪箱、雙饋式發(fā)電機(jī)、直驅(qū)式永磁發(fā)電機(jī)的研制及產(chǎn)業(yè)化；1.5MW以上雙饋式風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)及變流器、直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)及變流器的研制及產(chǎn)業(yè)化；近海風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)的研究；近海風(fēng)電機(jī)組安裝及維護(hù)專用設(shè)備的研制；大型風(fēng)電機(jī)組相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定及風(fēng)電技術(shù)發(fā)展分析等16個(gè)課題的研究[10]?！笆晃濉蹦?，我國(guó)風(fēng)電技術(shù)的自主研發(fā)能力將接近世界前沿水平。

4.3小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)

4.3.1小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)行業(yè)現(xiàn)狀

作為農(nóng)村可再生能源主要支柱之一的小型風(fēng)力發(fā)電行業(yè)在2005年度得到長(zhǎng)足的發(fā)展，從事小型風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的開發(fā)、研制、生產(chǎn)單位達(dá)到70家。據(jù)23個(gè)生產(chǎn)企業(yè)報(bào)表統(tǒng)計(jì)，2005年共生產(chǎn)30kW以下獨(dú)立運(yùn)行的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組共33,253臺(tái)，比上年增長(zhǎng)34.4%，其中200W、300W、500W機(jī)組共生產(chǎn)24,123臺(tái)，占全年總產(chǎn)量的72.5%；15個(gè)單位共出口小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組5,884臺(tái)，比上年增長(zhǎng)40.7%，創(chuàng)匯282.7萬美元，主要出口到菲律賓、越南等24個(gè)國(guó)家和地區(qū)。并且，由于汽油、柴油、煤油價(jià)格飛漲，且供應(yīng)渠道不暢通，內(nèi)陸、江湖、漁船、邊防哨所、部隊(duì)、氣象站和微波站等使用柴油發(fā)電機(jī)的用戶逐步改用風(fēng)力發(fā)電機(jī)或風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)。

4.3.2 小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

1)由于廣大農(nóng)牧民生活水平提高、用電量不斷增加，因此小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組單機(jī)功率在繼續(xù)提高，50W機(jī)組不再生產(chǎn)，100W、150W機(jī)組產(chǎn)量逐年下降，而200W、300W、500W和1kW機(jī)組逐年增加，占總年產(chǎn)量的80%。

2)由于廣大農(nóng)民迫切希望不間斷用電，因此“風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)”的推廣應(yīng)用明顯加快，并向多臺(tái)組合式發(fā)展，成為今后一段時(shí)間的發(fā)展方向。

3)隨著國(guó)家《可再生能源法》及《可再生能源產(chǎn)業(yè)指導(dǎo)目錄》的制定，相繼還會(huì)有多種配套措施及稅收優(yōu)惠扶植政策出臺(tái)，必將提高生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)積極性，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

4)目前我國(guó)尚有2.8萬個(gè)村、700萬戶、2,800萬人口沒有用上電，且分散居住在邊遠(yuǎn)山區(qū)、農(nóng)牧區(qū)、常規(guī)電網(wǎng)很難達(dá)到，有關(guān)專家分析700萬無電用戶中、300萬戶可用微水電解決用電，而400萬戶可以用小型風(fēng)力發(fā)電或風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電，滿足農(nóng)牧民用電需要[11]。4.3.3濃縮風(fēng)能型風(fēng)力發(fā)電機(jī)

濃縮風(fēng)能型風(fēng)力發(fā)電機(jī)由內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)新能源技術(shù)研究所研制，已獲得中國(guó)實(shí)用新型專利（專利號(hào)：ZL94244155.9）。該型風(fēng)電機(jī)組將稀薄的風(fēng)能經(jīng)濃縮風(fēng)能裝置加速、整流和均勻化后驅(qū)動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)發(fā)電，從而提高了風(fēng)能的能流密度，降低了自然風(fēng)的湍流度，改善了風(fēng)能的不穩(wěn)定等弱點(diǎn)，提高了風(fēng)能品位，降低了風(fēng)電度電成本。該風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有的切入風(fēng)速低、發(fā)電量大、噪音低、安全性高、壽命長(zhǎng)、度電成本低等特點(diǎn)。濃縮風(fēng)能型風(fēng)力發(fā)電機(jī)可獨(dú)立運(yùn)行、風(fēng)光互補(bǔ)運(yùn)行、多機(jī)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行和并入低壓電網(wǎng)運(yùn)行?，F(xiàn)已研制開發(fā)的系列產(chǎn)品有200W、300W、600W、1kW、2kW等機(jī)組。濃縮風(fēng)能型風(fēng)力發(fā)電機(jī)經(jīng)過中試后，可以向中、大型機(jī)組發(fā)展。這種新型風(fēng)電技術(shù)在中國(guó)和世界的應(yīng)用，將有效地提高風(fēng)電系統(tǒng)的供電水平和質(zhì)量，有效地利用低品位的風(fēng)能，提高風(fēng)電商品競(jìng)爭(zhēng)力，具有重要的經(jīng)濟(jì)益和生態(tài)環(huán)保效益[12]。結(jié)

論

在今后的20年內(nèi)，國(guó)際上風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)將是增長(zhǎng)速度最快的產(chǎn)業(yè)，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)也將進(jìn)入快速發(fā)展的黃金時(shí)期；在中國(guó)，并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量增長(zhǎng)速度將明顯加快，令世界矚目，離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)展的地域廣、潛力大，裝機(jī)總?cè)萘孔罱K將超過并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。

田德，吉林松原人，1958年8月生。內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)教授，華北電力大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師。1985年赴日本留學(xué)，1992年9月獲得日本明星大學(xué)電氣工程學(xué)博士學(xué)位?，F(xiàn)任中國(guó)農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)理事、中國(guó)太陽(yáng)能學(xué)會(huì)理事、《太陽(yáng)能學(xué)報(bào)》編委、全國(guó)“百千萬人才工程”第一、二層次人選。享受國(guó)務(wù)院政府特殊津貼。省級(jí)中青年突貢專家。省級(jí)優(yōu)秀留學(xué)回國(guó)人員。主持完成的項(xiàng)目獲內(nèi)蒙古自治區(qū)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，已獲得中國(guó)實(shí)用新型專利1項(xiàng)。正申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利3項(xiàng)。發(fā)表研究論文50余篇，多篇被EI收錄。主持完成和正在主持的科研項(xiàng)目有：3項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目、3項(xiàng)國(guó)際合作項(xiàng)目、1項(xiàng)國(guó)家“十一五”科技攻關(guān)項(xiàng)目、9項(xiàng)省部級(jí)項(xiàng)目、3項(xiàng)橫向項(xiàng)目?，F(xiàn)從事離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和可再生能源利用的研究。

[參考文獻(xiàn)] [1]賀德馨.2020年中國(guó)的科學(xué)和技術(shù)發(fā)展研究[J].科技和產(chǎn)業(yè),2004,4(1):36.[2][法]D·勒古里雷斯(著),施鵬飛(譯).風(fēng)力機(jī)的理論與設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1987:31~33.[3]葉杭冶.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006:11~13.[4]陳云程,陳孝耀,朱成名,等.風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,1990:1~11,48~51 [5]世界風(fēng)能協(xié)會(huì).2005年全球風(fēng)能統(tǒng)計(jì)[J].中國(guó)風(fēng)能，2006（1）：17~20

[6] The European Wind Energy Association, Greenpeace International.Wind Force 12.2002.http://，2006.12.17.[11]李德孚.2005年小型風(fēng)力發(fā)電行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展[J].中國(guó)風(fēng)能,2006,(2):9～11 [12]田

德,王海寬，韓巧麗.濃縮風(fēng)能型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研究與進(jìn)展[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)(增刊)，中國(guó)農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)第七次全國(guó)會(huì)員代表大會(huì)暨學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，2003,19:177～181.

第二篇：風(fēng)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(duì)一次部分進(jìn)行檢測(cè)，監(jiān)視，控制和保護(hù)的部分

2.風(fēng)電場(chǎng)和常規(guī)電廠的區(qū)別：?jiǎn)螜C(jī)容量?。浑娔苌a(chǎn)比較分散，發(fā)電機(jī)數(shù)目多；輸出的電壓等級(jí)低；類型多樣化；功率輸出特性復(fù)雜；并網(wǎng)需要電力電子換流設(shè)備

3.風(fēng)電廠電氣一次系統(tǒng)組成：風(fēng)電機(jī)組；集電系統(tǒng)；升壓站；廠用電系統(tǒng)。

4．變壓器銅損：銅導(dǎo)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(guān)電器：斷路器（切斷電路），隔離開關(guān)（在電氣設(shè)備和熔斷器間形成明顯的電壓斷開點(diǎn)，運(yùn)行方式改變時(shí)倒閘操作），熔斷絲（有故障電流時(shí)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(yīng)：靠近導(dǎo)體表面處的電流密度大于導(dǎo)體內(nèi)部電流密度的現(xiàn)象。隨電流頻率升高，集膚效應(yīng)使導(dǎo)體的電阻增大，電感減??！

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(jī)人身及設(shè)備安全；鐵心中產(chǎn)生大量剩磁；長(zhǎng)時(shí)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(shè)備選擇的技術(shù)條件：按照正常工作狀態(tài)選擇；按照短路狀態(tài)校驗(yàn)；電氣選擇的環(huán)境因素；環(huán)境保護(hù)

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(yīng)一次回路中的電流越限，用于二次系統(tǒng)的保護(hù)回路，用以啟動(dòng)時(shí)間繼電器的動(dòng)作或直接觸發(fā)斷路器分閘。

電流繼電器用于繼電保護(hù)裝置中的過電壓保護(hù)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(shí)，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(dǎo)體之間

B1：帶電部分至柵狀遮欄間的距離和可移動(dòng)設(shè)備在移動(dòng)中至帶電裸導(dǎo)體間的距離 B2：帶電部分至網(wǎng)狀遮欄

C：無遮攔裸導(dǎo)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(yīng)雷；球星雷。

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

14.風(fēng)電場(chǎng)防雷性能衡量標(biāo)準(zhǔn)：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

第三篇：風(fēng)力發(fā)電簡(jiǎn)介（定稿）

廣州綠欣風(fēng)力發(fā)電機(jī)提供更多綠色環(huán)保服務(wù)請(qǐng)登錄查詢

風(fēng)力發(fā)電簡(jiǎn)介

風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國(guó)的重視。其蘊(yùn)量巨大，全球的風(fēng)能約為2.74×109MW，其中可利用的風(fēng)能為2×107MW，比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍。風(fēng)很早就被人們利用--主要是通過風(fēng)車來抽水、磨面等，而現(xiàn)在，人們感興趣的是如何利用風(fēng)來發(fā)電。

風(fēng)是一種潛力很大的新能源，人們也許還記得，十八世紀(jì)初，橫掃英法兩國(guó)的一次狂風(fēng)力發(fā)電圖暴大風(fēng)，吹毀了四百座風(fēng)力磨坊、八百座房屋、一百座教堂、四百多條帆船，并有數(shù)千人受到傷害，二十五萬株大樹連根拔起。僅就拔樹一事而論，風(fēng)[1]在數(shù)秒鐘內(nèi)就發(fā)出了一千萬馬力(即750萬千瓦;一馬力等于0.75千瓦)的功率!有人估計(jì)過，地球上可用來發(fā)電的風(fēng)力資源約有100億千瓦，幾乎是現(xiàn)在全世界水力發(fā)電量的10倍。目前全世界每年燃燒煤所獲得的能量，只有風(fēng)力在一年內(nèi)所提供能量的三分之一。因此，國(guó)內(nèi)外都很重視利用風(fēng)力來發(fā)電，開發(fā)新能源。

利用風(fēng)力發(fā)電的嘗試，早在本世紀(jì)初就已經(jīng)開始了。三十年代，丹麥、瑞典、蘇聯(lián)和美國(guó)應(yīng)用航空工業(yè)的旋翼技術(shù)，成功地研制了一些小型風(fēng)力發(fā)電裝置。這種小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，廣泛在多風(fēng)的海島和偏僻的鄉(xiāng)村使用，它所獲得的電力成本比小型內(nèi)燃機(jī)的發(fā)電成本低得多。不過，當(dāng)時(shí)的發(fā)電量較低，大都在5千瓦以下。

目前，據(jù)了解，國(guó)外已生產(chǎn)出15，40，45，100，225千瓦的風(fēng)力發(fā)電機(jī)了。1978年1月，美國(guó)在新墨西哥州的克萊頓鎮(zhèn)建成的200千瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其葉片直徑為38米，發(fā)電量足夠60戶居民用電。而1978年初夏，在丹麥日德蘭半島西海岸投入運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電裝置，其發(fā)電量則達(dá)2000千瓦，風(fēng)車高57米，所發(fā)電量的75%送入電網(wǎng)，其余供給附近的一所學(xué)校用。

1979年上半年，美國(guó)在北卡羅來納州的藍(lán)嶺山，又建成了一座世界上最大的發(fā)電用的風(fēng)車。這個(gè)風(fēng)車有十層樓高，風(fēng)車鋼葉片的直徑60米;葉片安裝在一個(gè)塔型建筑物上，因此風(fēng)車可自由轉(zhuǎn)動(dòng)并從任何一個(gè)方向獲得電力;風(fēng)力時(shí)速在38公里以上時(shí)，發(fā)電能力也可達(dá)2000千瓦。由于這個(gè)丘陵地區(qū)的平均風(fēng)力時(shí)速只有29公里，因此風(fēng)車不能全部運(yùn)動(dòng)。據(jù)估計(jì)，即使全年只有一半時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，它就能夠滿足北卡羅來納州七個(gè)縣1%到2%的用電需要。

風(fēng)力發(fā)電如何利用風(fēng)力來發(fā)電資料參考：

第四篇：風(fēng)力發(fā)電技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電技術(shù)和風(fēng)能利用方式

1973年發(fā)生石油危機(jī)以后，西方發(fā)達(dá)國(guó)家為尋求替代石化燃料的能源，在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的研究與應(yīng)用上投入了相當(dāng)大的人力和資金，充分綜合利用空氣動(dòng)力學(xué)、新材料、新型電機(jī)、電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制及通信技術(shù)等方面的最新成果，開創(chuàng)了風(fēng)能利用的新時(shí)期。

德國(guó)、美國(guó)、丹麥等國(guó)開發(fā)建立了評(píng)估風(fēng)力資源的測(cè)量及計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)，發(fā)展了變槳距控制及失速控制的風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)理論，采用了新型風(fēng)力機(jī)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(jī)，開發(fā)了由微機(jī)控制的單臺(tái)和多臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成的機(jī)群的自動(dòng)控制技術(shù)，從而大大提高了風(fēng)力發(fā)電的效率和可靠性。

風(fēng)電場(chǎng)是大規(guī)模利用風(fēng)能的有效方式，20世紀(jì)80年代初在美國(guó)加利福尼亞州興起。而海岸線附近的海域風(fēng)能資源豐富，風(fēng)力強(qiáng)，風(fēng)速均勻，可大面積采獲能量，適合大規(guī)模開發(fā)風(fēng)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(fēng)惡浪的沖擊；水下的驅(qū)動(dòng)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(zhǎng)的海底電纜。

2.2風(fēng)電裝機(jī)容量

德國(guó)的風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量已達(dá)610.7萬kW，占德國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量的33%，居世界第1位。西班牙風(fēng)電裝機(jī)容量283.6萬kW，居世界第2位。美國(guó)風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量已達(dá)261萬kW，居世界第3位。丹麥風(fēng)電技術(shù)也很先進(jìn)，裝機(jī)容量234.1萬kW。印度風(fēng)電增長(zhǎng)很快，到2000年累積裝機(jī)容量已達(dá)到122萬kW。日本的風(fēng)電裝機(jī)容量46萬kW，運(yùn)行較穩(wěn)定的是海岸線或島上的風(fēng)力發(fā)電站，已達(dá)576臺(tái)風(fēng)電設(shè)備。

2.3各國(guó)的風(fēng)力發(fā)電政策

目前風(fēng)電機(jī)組成本仍比較高，但隨著生產(chǎn)批量的增大和技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，成本將會(huì)繼續(xù)下降(見表1)。許多國(guó)家建立了眾多的中型和大型風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，并形成了一整套有關(guān)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的規(guī)劃方法、運(yùn)行管理和維護(hù)方式、投融資方式、國(guó)家扶持的優(yōu)惠政策及規(guī)范、法規(guī)等。

表1世界風(fēng)電裝機(jī)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(fēng)電的動(dòng)力主要來自于改善環(huán)境的壓力，將風(fēng)電的發(fā)展作為減少二氧化碳等氣體排放的措施。德國(guó)、丹麥、西班牙等國(guó)都制定了比較高的風(fēng)電收購(gòu)電價(jià)，保持了穩(wěn)定高速的增長(zhǎng)，1996年以后年增長(zhǎng)率超過30%，使風(fēng)電成為發(fā)展最快的清潔電能。丹麥風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展策略是政府不直接支持制造廠商，而是對(duì)購(gòu)買風(fēng)電機(jī)組的用戶提供補(bǔ)貼。英國(guó)的《可再生能源責(zé)任法規(guī)》要求到2010年，每個(gè)電力供應(yīng)商必須使可再生能源的電力供應(yīng)量達(dá)到總電量的10%。

美國(guó)政府為鼓勵(lì)開發(fā)可再生能源，在20世紀(jì)80年代初出臺(tái)了一系列優(yōu)惠政策。聯(lián)邦政府和加利福尼亞州政府對(duì)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(gòu)風(fēng)電，并且價(jià)格應(yīng)是長(zhǎng)期穩(wěn)定的。這些政策吸引了大量的資金采購(gòu)風(fēng)電機(jī)組，使剛剛建立起來的丹麥風(fēng)電機(jī)組制造業(yè)獲得了大批量生產(chǎn)和改進(jìn)質(zhì)量的機(jī)會(huì)。到1986年這3個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的總裝機(jī)容量達(dá)到160萬kW。2002年美國(guó)德州的風(fēng)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(yīng)達(dá)到200萬kW，并擬訂了110.4萬kW的風(fēng)電建設(shè)計(jì)劃。

印度是一個(gè)缺電的發(fā)展中國(guó)家，政府制定了許多鼓勵(lì)風(fēng)電的政策，如投資風(fēng)電的企業(yè)，可將風(fēng)電的電量?jī)?chǔ)蓄，在電網(wǎng)拉閘限電時(shí)，使有儲(chǔ)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(gòu)，制定了一項(xiàng)強(qiáng)制性的可再生能源發(fā)電計(jì)劃，太陽(yáng)能——風(fēng)力電站將成為可再生能源利用的重要組成部分。

3我國(guó)風(fēng)力發(fā)電的開發(fā)現(xiàn)況

我國(guó)擁有豐富的風(fēng)能資源，若采用10m高度的風(fēng)速測(cè)算，陸地風(fēng)能資源理論儲(chǔ)量為32.26億kW，可開發(fā)的風(fēng)能資源儲(chǔ)量為2.53億kW。我國(guó)近海風(fēng)能資源約為陸地的3倍，由此可算出我國(guó)可開發(fā)的風(fēng)能資源約為10億kW。

風(fēng)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(jì)70年代末80年代初，我國(guó)通過自主開發(fā)研制，額定容量低于10kW小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)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(guó)家有關(guān)部委的支持下，額定功率為200、250、300、600 kW的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組已研制出來，并在全國(guó)11個(gè)省區(qū)建立了27個(gè)風(fēng)電場(chǎng)，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(fēng)力發(fā)電場(chǎng)。東部沿海有豐富的風(fēng)能資源，距離電力負(fù)荷中心又近，海上風(fēng)電場(chǎng)將成為新興的能源基地。國(guó)家計(jì)委在20世紀(jì)90年代中期制定了“光明工程”和“乘風(fēng)計(jì)劃”, 1997年當(dāng)年裝機(jī)超過10萬kW，到2001年底總裝機(jī)容量約40萬kW。

我國(guó)風(fēng)電技術(shù)還處于發(fā)展初期，較歐美落后，關(guān)鍵原材料或零部件主要依靠進(jìn)口。風(fēng)電機(jī)組是風(fēng)電場(chǎng)的核心設(shè)備，主要依靠進(jìn)口機(jī)組，在風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)投資中是主要部分，占總投資的60%～80%。為鼓勵(lì)風(fēng)電的開發(fā)，我國(guó)對(duì)300kW以上機(jī)組免征進(jìn)口稅。風(fēng)電隨著技術(shù)的發(fā)展和批量生產(chǎn)，成本會(huì)繼續(xù)下降。

第五篇：風(fēng)力發(fā)電課程設(shè)計(jì)

1．風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的現(xiàn)狀

1.1世界風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀

近20年風(fēng)電技術(shù)取得了巨大的進(jìn)步。1995—2006年風(fēng)力發(fā)電能力以平均每年30%以上的速度增長(zhǎng)，已經(jīng)成為各種能源中增長(zhǎng)速度最快的一種。今年來歐洲、北美的風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)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(fēng)力風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)開始從“補(bǔ)充能源”向“戰(zhàn)略替代能源”的方向發(fā)展。

到2008年，世界風(fēng)能利用嘴發(fā)達(dá)的國(guó)家是德國(guó)、美國(guó)和西班牙，中國(guó)名列世界第四位。丹麥?zhǔn)鞘澜缟鲜褂蔑L(fēng)能比例最高的國(guó)家，丹麥能源消費(fèi)的1/5來自于風(fēng)力。

歐洲在開發(fā)海上風(fēng)能方面也依然走在世界前列，其中丹麥、美國(guó)、愛爾蘭、瑞典和荷蘭等國(guó)家發(fā)展較快。尤其是在一些人口密度較高的國(guó)家，隨著陸地風(fēng)電場(chǎng)殆盡，發(fā)展海上風(fēng)電場(chǎng)已成為新的風(fēng)機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域而受到重視。丹麥、德國(guó)、西班牙、瑞典等國(guó)家都在計(jì)劃較大的海上風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目。目前海上風(fēng)電機(jī)組的平均單機(jī)容量在3MW左右，最大已達(dá)6MW。世界海上風(fēng)電總裝機(jī)容量超過80萬千瓦。

有余風(fēng)力發(fā)電技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，因此許多國(guó)家對(duì)風(fēng)發(fā)電的投入較大，其發(fā)展較快，從而使風(fēng)電價(jià)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(guān)支持，在有些地區(qū)風(fēng)力發(fā)電已可與火力發(fā)電等展開競(jìng)爭(zhēng)。在全球范圍內(nèi)，風(fēng)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(fēng)力發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)風(fēng)力發(fā)電從20世紀(jì)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(guó)風(fēng)電規(guī)模連續(xù)三年實(shí)現(xiàn)翻倍增長(zhǎng)。風(fēng)電新增容量每年都增加超過100%，僅次于美國(guó)、西班牙，成為世界風(fēng)電快速增長(zhǎng)的市場(chǎng)之一。根據(jù)國(guó)家能源局2009年公布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截止2008年底，我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量已達(dá)1271萬千瓦，居世界第4位，但是風(fēng)電在我國(guó)整個(gè)電力能源結(jié)構(gòu)中所占的比重仍然比較低。

我國(guó)將在內(nèi)蒙古、甘肅、河北、吉林、新疆、江蘇沿海等省區(qū)建設(shè)十多個(gè)百萬千瓦級(jí)和幾個(gè)千瓦級(jí)風(fēng)電基地。根據(jù)目前國(guó)內(nèi)增長(zhǎng)趨勢(shì)，預(yù)計(jì)到2020年，中國(guó)風(fēng)電總裝機(jī)容量將達(dá)到1.3億~1.5億千瓦。風(fēng)力發(fā)電機(jī)

2.1恒速恒頻的籠式感應(yīng)發(fā)電機(jī)

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

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

2.2變速恒頻的雙饋感應(yīng)式發(fā)電機(jī)

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

雙饋感應(yīng)式發(fā)電機(jī)結(jié)合了同步發(fā)電機(jī)和異步發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)。這種發(fā)電機(jī)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(yīng)式發(fā)電機(jī)，一般都采用升級(jí)齒輪箱將風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速增加若干倍，傳遞給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速明顯提高，因而可以采用高速發(fā)電機(jī)，體積小，質(zhì)量輕。雙饋交流器的容量?jī)H與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)差容量相關(guān)，效率高、價(jià)格低廉。這種方案的缺點(diǎn)是升速輪箱價(jià)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(jī)

變速變頻式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，特點(diǎn)是在有效風(fēng)速范圍內(nèi)，發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速和發(fā)電機(jī)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(fēng)力 需要在定子側(cè)串聯(lián)電力變流裝置才能實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行。通常該類風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)組為永磁同步發(fā)電機(jī)組。

直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，風(fēng)輪與發(fā)電機(jī)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(fēng)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(jī)。因而無齒輪箱，可靠性高；但采用低速永磁發(fā)電機(jī)，體積大，造價(jià)高；而且發(fā)電機(jī)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(jī)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(jī)組也屬于變速恒頻的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。

3介紹相關(guān)風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)

3.1風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的目的由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是復(fù)雜多變量非線性系統(tǒng)，具有不確定性和多干擾等特點(diǎn)。風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的基本目標(biāo)分為4個(gè)層次：保證可靠運(yùn)行，獲取最大能量，提供良好電力質(zhì)量，延長(zhǎng)機(jī)組壽命。控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)以下具體功能:

(1)運(yùn)行風(fēng)俗范圍內(nèi)，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

(2)低風(fēng)速時(shí)，跟蹤最優(yōu)葉尖速比，實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲。

(3)高風(fēng)速時(shí)，限制風(fēng)能捕獲，保持風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的額定輸出功率。

(4)減少陣風(fēng)引起的轉(zhuǎn)矩峰值變化，減少風(fēng)輪機(jī)械應(yīng)力和輸出功率波動(dòng)。

(5)控制代價(jià)小。不同輸入信號(hào)的幅值應(yīng)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(jī)械共振的頻率。

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

3.2風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)

除了風(fēng)輪和發(fā)電機(jī)這兩個(gè)核心部分，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組換包括一些輔助部件，用來安全、高效的利用風(fēng)能，輸出高質(zhì)量的電能。

（1）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

雖說用于風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)代水平軸風(fēng)力機(jī)大多采用高速風(fēng)輪，但相對(duì)于發(fā)電的要求而言，風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速其實(shí)并沒有那么高?？紤]到葉片材料的強(qiáng)度和最佳葉尖速必的要求，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速大約是18~33r/min。而常規(guī)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速多為800r/min或1500r/min。

對(duì)于容量較大的風(fēng)電機(jī)組，由于風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速很低，遠(yuǎn)達(dá)不到發(fā)電機(jī)發(fā)電的要求，因而可以通過齒輪箱的增速作用來實(shí)現(xiàn)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的齒輪箱也稱增速箱。在雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，齒輪箱就是一個(gè)不可缺少的重要部件。大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的傳動(dòng)裝置，增速比一般為40~50。這樣，可以減輕發(fā)電機(jī)質(zhì)量，從而節(jié)省成本。

也有一些采用永磁同步發(fā)電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)時(shí)由風(fēng)輪直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，而省去齒輪箱，以減輕質(zhì)量和噪聲。

對(duì)于小型的風(fēng)電機(jī)組，由于風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速和發(fā)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速比較接近，通常可以將發(fā)電機(jī)的軸直接連到風(fēng)輪的輪轂。

（2）對(duì)風(fēng)系統(tǒng)（偏航系統(tǒng)）

自然界的風(fēng)方向多變。只有讓風(fēng)垂直地吹向風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)面，風(fēng)力機(jī)才能最大限度地獲得風(fēng)能。為此，常見的水平軸的風(fēng)力機(jī)需要配備調(diào)向系統(tǒng)，使風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)面經(jīng)常對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向。

對(duì)于小容量風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，往往在風(fēng)輪后面裝一個(gè)類似風(fēng)向標(biāo)的尾舵，來實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)功能。對(duì)于容量較大的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，通常配有專門的對(duì)風(fēng)裝置——偏航系統(tǒng)，一般由風(fēng)向傳感器

和伺服電動(dòng)機(jī)組合而成。大型機(jī)組都采用主動(dòng)偏航系統(tǒng)，即采用電力或液壓拖動(dòng)來完成對(duì)風(fēng)動(dòng)作，偏航方式通常采用齒輪驅(qū)動(dòng)。

一般大型風(fēng)力機(jī)在機(jī)艙后面的頂部有兩個(gè)互相獨(dú)立的傳感器。當(dāng)風(fēng)向發(fā)生改變時(shí)，風(fēng)向標(biāo)登記這個(gè)方位，并傳遞信號(hào)到控制器，然后控制器控制偏航系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)艙。

（3）限速裝置

風(fēng)輪轉(zhuǎn)速和功率隨著風(fēng)速的提高而增加，風(fēng)速過高會(huì)導(dǎo)致風(fēng)輪轉(zhuǎn)速過高和發(fā)電機(jī)超負(fù)荷，危及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行安全。限速安全機(jī)構(gòu)的作用是使風(fēng)輪單位轉(zhuǎn)速在一定的風(fēng)速范圍內(nèi)基本保持不變。

（4）液壓制動(dòng)裝置

機(jī)組的液壓系統(tǒng)用于偏航系統(tǒng)剎車、機(jī)械剎車盤驅(qū)動(dòng)，當(dāng)風(fēng)速過高時(shí)使風(fēng)輪停轉(zhuǎn)，保證強(qiáng)風(fēng)下風(fēng)電機(jī)組安全。

機(jī)組正常時(shí)，需維持額定壓力區(qū)間運(yùn)行。液壓泵控制液壓系統(tǒng)壓力，當(dāng)壓力下降至設(shè)定值后，啟動(dòng)油泵運(yùn)行，當(dāng)壓力升高至某設(shè)定值后，停泵。

4風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的展望

4.1風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展方向

風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是目前可再生能源利用中技術(shù)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(jì)最具規(guī)模開發(fā)前景的新能源之一合理利用風(fēng)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(fēng)力發(fā)電技術(shù)將向著以下幾個(gè)方向發(fā)展。

（1）單機(jī)容量大。主流的新增風(fēng)力機(jī)的單機(jī)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(jī)容量最大的風(fēng)機(jī)，為5MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)，海上風(fēng)力發(fā)電的6MW風(fēng)電機(jī)組也已研制成功。

（2）風(fēng)電場(chǎng)規(guī)模增大。將從10MW級(jí)向100MW、1000MW級(jí)發(fā)展。

（3）從陸地向海上發(fā)展。

（4）生產(chǎn)成本進(jìn)一步降低。

4.2未來風(fēng)力發(fā)電的展望

據(jù)專家們測(cè)估，全球可利用的風(fēng)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(fēng)能能量，可產(chǎn)生世界現(xiàn)有發(fā)電總量8%~9%的電量?！帮L(fēng)力12”、歐洲風(fēng)能聯(lián)合會(huì)、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(bào)告，以上述估計(jì)值作為基礎(chǔ)，制定了風(fēng)能的目標(biāo)：到2020年，風(fēng)力發(fā)電將占到全球發(fā)電總量的12%。為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，需要建立總?cè)萘看蠹s為1260GW的風(fēng)能裝置，每年可發(fā)電3000TW·h左右。這相當(dāng)于現(xiàn)在歐盟的用電量。世界風(fēng)能協(xié)會(huì)預(yù)計(jì)，從世界范圍來看，預(yù)計(jì)2020年，風(fēng)電裝機(jī)容量會(huì)達(dá)到1231GW。年發(fā)電量相當(dāng)于屆時(shí)世界電力需求的12%，與上述報(bào)告的結(jié)論一致。風(fēng)電會(huì)向滿足世界20%電力需求的方向發(fā)展，相當(dāng)于今天的水電，有研究顯示到2040年大致可以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。屆時(shí)將創(chuàng)造179萬個(gè)就業(yè)機(jī)會(huì)，風(fēng)電成本下降40%，減少排放100多億噸二氧化碳。因此，在建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)的國(guó)度里，風(fēng)力發(fā)電已不再是無足輕重的補(bǔ)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)。