第一篇：新能源發電技術的進展

新能源發電技術的進展

1、引言

自20世紀70年代以來，許多國家開展了對新型可再生能源的研究、開發和利用工作，到目前為止，除水電外，全世界可再生能源發生的總容量已經接近4×104MW，占全世界總裝機容量的1%。其中風力發電裝機容量已達到1.8×104MW，太陽能光伏發電裝機容量近的1×104MW。美國、日本、澳大利亞等國家和歐盟都制訂了相關政策積極發展新能源產業。

我國自然能資源 非常豐富，開發潛力巨大，然而，由于技術、資金以及政策引導等方面的原因，新能源的開發步伐明顯滯后。至2000年底，我國風能、太陽能等新能源發電約為 33×104kW，只占我國電力裝機總容量的0.4%。因此，推動新能源產業的快速發展，已成當務之急。本文就目前國內外新能源發電的最新動態做一論述。

2、國外新能源發電技術發展情況

(1)太陽能發電美國是世界上太陽能發電技術開發較早的國家，太陽能槽式發電系統已經積累了10多年聯網營運的經驗，1×104kW塔式和 5~25kW盤式太陽能發電系統正處于示范階段。法國、西班牙、日本、意大利等國太陽能發電的應用也有一定發展。太陽能光伏發電最早用于缺電地區，從80 年代開始，聯網問題得到很大重視。目前，在世界范圍內已建成多個兆瓦級的聯網光伏電站，光伏發電總裝機容量約1×103MW。

(2)風力發電風力發電經歷了從獨立系統到并網系統的發展過程，大規模風力田的建設已成為發達國家風電發展的主要形式。目前，風力田建設投資已 降至1000美元/kW，低于核電投資且建設時間可少于一年，其成本與煤電成本接近，因而具有很大的競爭潛力。世界上最大的風力田位于美國加利福尼亞州，年發電約221×108kW.h。全世界風電裝機容量已達17706MW。美國將在俄勒岡州至華盛頓州沿線建立一個世界最大的風力發電基地，德國計劃30 年后用風力發電取代核電，風力發電在德國供電系統中的比重將占到25%。

(3)地熱能發電地熱發電的相關技術已經基本成熟，進入了商業化應用階段。美國擁有世界上最大的蓋塞斯地熱發電站，裝機容量達2080MW。菲 律賓的地熱發電裝機容量也高達1050MW，占該國電力裝機總容量的15%。目前全世界地熱發電站約有300座，總裝機容量接近1×104MW，分布在 20多個國家，其中美國占40%。

(4)海洋能發電目前，世界各地已建成了許多潮汐電站，其中規模最大的是法國的郎斯電站，裝機容量240MW。規模較大的還有加拿大的安那波利斯電站、中國的江廈電站和幸福洋電站、原蘇聯的基斯洛電站等。

(5)生物能發電城市垃圾發電是30年代發展起來的新技術，最先利用垃圾發電的是德國和美國。目前，美國垃圾焚燒發電約占總垃圾處理量的 40%，已建立了幾百座垃圾電站，其中底特律市擁有世界上最大的日處理垃圾4000t的垃圾發電廠。日本城市垃圾焚燒發電技術發展更快，垃圾焚燒處理的比 例已接近100%。

(6)燃料電池發電美國每年投資數億元開發燃料電池，掌握了許多最先進的技術。日本也大力開展燃料電池及發電技術的研究，僅磷酸型燃料電池(PAFC)

發電裝機就已超過30MW。加拿大、韓國以及歐洲許多國家也在燃料電池的研究與應用上取得了很大進展。目前，PAFC是技術最成熟、商業化應 用最廣泛的燃料電池，其價格已降至1500美元/kW。已有數百座PAFC型電站在美國、日本以及歐洲各國投入運行，容量最大的是東京電力公司的五井電廠(11MW)。

3、我國新能源發電的現象

我國的太陽能電池制造水平比較先進，實驗室效率已經達到21%，一般商業電池效率是10%~13%。已建成1座光伏電站，容量約40MW。其中 容量最大的是1998年投運的西藏安多100kW電站。太陽能發電項目正在啟動，計劃在拉薩建立一座35MW的魯茲型太陽能電站。

我國獨立風電裝置有10多萬臺，總容量20MW左右，80%以上在內蒙古。80年代中后期以來，聯網風電場建設迅速發展，全國共建成20個聯網 風電場，容量234MW。新疆達板城風電二場是我國目前最大的聯網風電場，我國自行研制的7.5MW風力發電機組已經投入運行。

我國地熱發電站總裝機容量30MW左右，其中西藏羊八井、那曲、郎久三個地熱電站規模較大。目前我國共有八座潮汐電站建成運行，容量5.4×104kW.h，最大的是80年代建成的浙江江廈電站，裝機容量3.2MW。

生物能發電在我國尚處于起步階段，蔗渣/稻殼燃燒發電、稻殼氣化發電和沼氣發電等技術已得到應用，總裝機約800MW。深圳垃圾發電廠已運行了七年，為垃圾發電在我國的發展積累了一定的經驗，這將為解決我國城市垃圾處理問題帶來新的希望和契機。

90年代中期以來，我國在PEMFC燃料電池研究方面取得了較大的進展。燃料電池技術列入了國家“九五”科技攻關項目和中國科學院“九五”應用研究與發展重大項目，其研究目標直指國際水平。

4、研究熱點介紹

4.1太陽能光伏電池

太陽能電池是制約太陽能發電產業發展的瓶頸技術之一。主要的工作集中在新材料、新工藝、新設計等方面，其目的是為了提高電池轉換效率和降低電池 制造成本。制作太陽電池的材料主要有單晶硅、多晶硅、非晶硅以及其他新型化合物半導體材料。其中非晶硅屬直接轉換型半導體，光吸收率大，易于制成厚度 0.5μm以下、面積1m2以上的薄膜，并且容易與其他原子結合制成對近紅外高吸收的非晶硅鍺集層光電池，這是目前日本光電池開發的主攻方向之一。另一種 是非晶硅和多晶硅混合薄膜材料，它轉換率高、用材省，是新世紀最有前途的薄膜電池之一。據報道，日本通產省計劃在今后10年內，開發出使用薄膜晶體硅和以 銅、釔、硒的合金作光電轉換材料的太陽能發電裝置，其光電轉換效率將比現在提高大約50%。

目前，高效聚光太陽能電池效率已經達到32%，高效平板太陽能電池效率達到25%~28%。世界最大的太陽能電池生產廠年產電池36MW，價格 在3~4美元/峰瓦，并且正在設計制造年產500MW的生產線，力球使電池價格進一步降至1美元/峰瓦左右。屆時，太陽能光伏發電的成本將降至6美元 /kW.h，可以與火力發電進行價格競爭。

4.2大型風力發電機組

風力發電機組是風電系統的關鍵設備，很多國家為此進行了大量投資，就風

輪機的材料、結構、發電機控制技術、功率容量以及可靠性等展開研究，其技 術也取得了長足的進步。主要表現在：①單機功率逐步增大。80年代中期，商品化機組的單機功率只有55kW，目前，單機功率已上了兆瓦級，1MW以下的并 網風力發電機組單機技術已經成熟。②由于控制技術的改進、設計水平的提高以及新型材料的運用，機組功率曲線改善，運行可靠性不斷提高，故障率顯著下降。③ 運用先進的計算機控制技術，能實現對機組的遠程集中監控和通信，從而可做到無人值守運行。

最近，美國格倫曼公司開發成功了一種帶有擴散體的增強型風輪機。據測算，當轉輪直徑達到20m時，發電電價可小于3.1美分/kW.h，具有很 強的競爭力。這種風輪機已在新西蘭投入運行。目前，單機容量500kW的三翼剛性構造風力機組及集合型風力機組群有關技術是開發熱點之一。風電機組的發展 方向是超大容量、智能化、高穩定性和可靠性。

4.3地熱發電設備

當前營運的地熱電站主要采用水蒸汽發電或雙循環發電方式，全流發電和干熱巖體發電等形式正在研究開發中。地熱發電設備的主要發展趨勢，一是便于 安裝和移動的3~5MW小功率積木式機組，二是為了利用量大面廣的85~130℃的地熱水而開發的低沸點有機工質朗肯循環機組。此外，熱泵技術、防腐技 術、去垢技術及其相關材料，也正處于積極開發和完善階段。

4.4最大能量跟蹤技術

在不同的光照強度和電池溫度下，太陽能電池的最大輸出功率(MPP)點是不相同的。為了得到最佳的能量利用效率，必須采取措施使電池的輸出自動 跟蹤氣候條件的變化，最大能量跟蹤技術就是針對這一問題而提出的。最大能量跟蹤的常用方法是：首先使輸出電壓產生一個微小的變化量，然后通過判斷輸出功率 的改變方向(增大還是減小)來決定下一步輸出電壓的改變方向，使電池輸出電壓不斷朝著使輸出功率增大的方向改變，從而使電池總是工作在MPP點附近。其缺 點是跟蹤速度不夠快，特別當光照或者溫度改變頻繁時更慢。文獻[4]提出了一種改進方法，其思路是通過反饋控制使電池輸出功率與輸出電壓的微分dρ/dυ 趨于零，從而使電池的工作點總是指向MPP點。這種方法的優點是MPP點對應于dρ/dυ=0的點，而且這種關系不隨光照和溫度而改變。

在風力發電中，風力的強度和方向也是經常變化的，具有很大的隨機性，因而也存在最大能量跟蹤的問題。其一般方法是采用變速恒頻控制方案，使風機 能夠隨風向的變化而自動改變葉片方向，從而最大限度地捕捉風能；而通過控制功率變換器恒頻運行，可以保證輸出電能與電網電能頻率、相位等參數的一致性。

4.5并網技術

獨立發電系統容量不太穩定，電能質量不佳，調節能力有限，投資成本較高，為了優化電力結構和方便統一調度，并網發電已是大勢所趨。為了不影響電 網的質量，必須保證使發電系統的輸出電壓與電網電壓在頻率、相位和幅值上保持高度一致，而且發電系統和電網間功率能夠雙向調節。這就牽涉到功率因數較正、大功率變換以及高穩定性系統設計等技術，這正是當前各個國家研究的熱點，也是我國國內新能源發電技術中最薄弱的環節之一。目前，國外單向功率變換技術已經 基本成熟，三相大功率變換技術則還有很多值得研究的問題，如具有高效率的系統主電路結合設計、低損耗的軟開關技術以及單位功率因數的實現技術等。

5結語：

新能源發電將成為未來主要的研究熱點，必將成為發電的主流

第二篇：新能源發電技術概況和發展前景

新能源發電技術的前景

摘要：能源是人類生存和發展的重要物質條件。煤炭、石油、天然氣等化石能源支持了19和20世紀近200年來人類文明進步和經濟社會發展，但煤炭、石油、天然氣等不可再生能源持續增長的大量消耗，不僅使人類面臨資源枯竭的壓力，同時更感到了環境問題的嚴重威脅。目前，提高能源利用效率、開發利用可再生能源、保護生態環境、實現可持續發展已成為國際社會的共同行動可再生能源豐富、清潔，可永續利用。加強可再生能源開發利用，是應對日益嚴重的能源和環境問題的必由之路，也是人類社會實現可持續發展的必由之路。關鍵詞：新能源 發電技術前景

在經濟發展、社會進步的同時，人們認識到了一個嚴峻的現實：幾億年形成的礦物質燃料儲量是有限的，地球自凈化的環境容量也不是無限的，在經濟高速發展進程中，人類過度消耗能源的同時，嚴重地污染了自己賴以生存的地球和空間，能源與環境是進入21世紀必須考慮的四大難題之首--能源、環境、人口和糧食。節約能源，抑制化石燃料的過度消耗；保護環境，凈化人類生存的有限空間；開發與利用再生能源與新能源，帶來在環境及價格上均有競爭能力的能源革命。既滿足人類當前發展的需要，又不對后代人滿足其需求的能力構成危害，這一“持續發展”已成為人類當前和未來共同遵循的迫切問題。

可再生能源包括生物質能、水能、太陽能、風能。地熱、海洋能等。1995年全球可再生能源占一次能源的18％，預計到2050年將達22％，到21世紀末，將達到33％，即11G噸標煤。因此可以說，21世紀是可再生能源世紀。目前技術比較成熟，已經開始大規模利用的新能源是風能、太陽能、沼氣、燃料電池這四種。現有的新能源發電方法很多，其中有：地面太陽能發電、衛星太陽能發電、地面風能發電、高空風能發電、地殼熱能發電、巖漿熱能發電、潮汐發電、波浪發電、海水溫差發電、核聚變能發電等等。由此可見，人類對新能源發電方法探索，已處在全方位、高科技、重資金投入的時期，目的只有一個，就是要找到一種可以解決人類能源需求的新能源發電方法。自20世紀70年代以來，許多國家開展了對新型可再生能源的研究、開發和利用工作，到目前為止，除水電外，全世界可再生能源發生的總容量已經接近4×104MW，占全世界總裝機容量的1%。其中風力發電裝機容量已達到1.8×104MW，太陽能光伏發電裝機容量近的1×104MW。美國、日本、澳大利亞等國家和歐盟都制訂了相關政策積極發展新能源產業。

我國自然能資源非常豐富，開發潛力巨大，然而，由于技術、資金以及政策引導等方面的原因，新能源的開發步伐明顯滯后。至2000年底，我國風能、太陽能等新能源發電約為33×104kW，只占我國電力裝機總容量的0.4%。因此，推動新能源產業的快速發展，已成當務之急。

太陽能作為清潔無污染的新能源方式之一，同樣具有廣闊的發展前景。美國是世界上太陽能發電技術開發較早的國家，太陽能槽式發電系統已經積累了10多年聯網營運的經驗，1×104kW塔式和5~25kW盤式太陽能發電系統正處于示范階段。法國、西班牙、日本、意大利等國太陽能發電的應用也有一定發展。太陽

能光伏發電最早用于缺電地區，從80年代開始，聯網問題得到很大重視。目前，在世界范圍內已建成多個兆瓦級的聯網光伏電站，光伏發電總裝機容量約1×103MW。我國的太陽能電池制造水平比較先進，實驗室效率已經達到21%，一般商業電池效率是10%~13%。已建成1座光伏電站，容量約40MW。其中容量最大的是1998年投運的西藏安多100kW電站。太陽能發電項目正在啟動，計劃在拉薩建立一座35MW的魯茲型太陽能電站。在我國太陽能發電主要以光伏發電為主，近年來，我國通過國陳合作．光伏發電取得了一定的進展。據統計，到2001年我國的太陽電池年產量已達4 MW，累計裝機容量達到23MW，此后陸續建成了一些新的生產廠，使我國太陽電池的生產能力得到了較大的增長，到2002年底我國的光伏系統累計的裝機容量達40 MW，但是多晶硅太陽能電池還僅僅處于少量的試生產階段。雖然我國的光伏生產和開發研究取得了一些成績，但與國外相比，還有很大的差距，投人太少，生產規模小，技術水平較低，應用系統的商品化程度不高，市場發展遲緩等，另外目前我國的太陽能發電還處于中小規模利用階段。

人類大規模利用太陽能的另一條有效途徑。燃料電池電池發電。燃料電池(Fuel Cell: FC)是一種新型的發電方式，與傳統的火力發電等方式比它具有效率高、噪聲低、污染低等優點，發電效率可達60%一70%,是迄今為止發電效率最高、污染物排放最少的化石燃料發電技術。隨著技術的發展，不僅可直接用作分散電源，安裝在用戶附近節省輸變電投資。未來可建成以煤為原料的大型中心電站，被視為21世紀很有發展前途的高效清潔的發電方式之一。美國每年投資數億元開發燃料電池，掌握了許多最先進的技術。日本也大力開展燃料電池及發電技術的研究，僅磷酸型燃料電池（PAFC）發電裝機就已超過30MW。加拿大、韓國以及歐洲許多國家也在燃料電池的研究與應用上取得了很大進展。目前PAFC是技術最成熟、商業化應用最廣泛的燃料電池，其價格已降至1500美元/kW。已有數百座PAFC型電站在美國、日本以及歐洲各國投入運行，容量最大的是東京電力公司的五井電廠（11MW）。90年代中期以來，我國在PEMFC燃料電池研究方面取得了較大的進展。燃料電池技術列入了國家“"九五”“科技攻關項目和中國科學院”“九五”"應用研究與發展重大項目，其研究目標直指國際水平。

風力發電是新能源中技術最成熟的、最具規模開發條件和商業化發展前景的發電方式，隨著利用風能發電的技術逐漸成熟，其發電成本已可以和常規能源相比擬了，在美國其上網電價5美分，而其他國家大體上也是如此。風力發電經歷了從獨立系統到并網系統的發展過程，大規模風力田的建設已成為發達國家風電發展的主要形式。目前，風力田建設投資已降至1000美元/kW，低于核電投資且建設時間可少于一年，其成本與煤電成本接近，因而具有很大的競爭潛力。世界上最大的風力田位于美國加利福尼亞州，年發電約221×108kW·h。全世界風電裝機容量已達17706MW。美國將在俄勒岡州至華盛頓州沿線建立一個世界最大的風力發電基地，德國計劃30年后用風力發電取代核電，風發電在德國供電系統中的比重將占到25%。我國獨立風電裝置有10多萬臺，總容量20MW左右，80%以上在內蒙古。80年代中后期以來，聯網風電場建設迅速發展，全國共建成20個聯網風電場，容量234MW。新疆達板城風電二場是我國目前最大的聯網風電場，我國自行研制的7.5MW風力發電機組已經投入運行。同時國產化風力機組的開發也取得了一定成果，但我國風力發電成本仍然較高，主要原因之一是大型風力發電機組幾乎都是引進的。我國小型風力發電技術已經比較成熟。我國能夠自行研制和開發容盆從100W--l0kW共約10個風力發電機組品種，累計保有量已經居于世界第一位，與國外同類型機組相比，具有啟動風速低、低速發電性好、限速可

靠、運行平穩等優點，而且成本低，價格便宜。但在外觀質量、葉片材料的應用和制作工藝水平上以及在較大容量的離網型機組的生產制造技術方面，還存在一定差距。我國發展風力發電的三大支柱是：技術、政策。投資。可以期望，進入新的世紀之時，風力發電會得到迅速發展，為我國經濟可持續發展提供能源與環保的保證。

地熱電站既沒有燃料運輸設備，也沒有龐大的鍋爐設備，所以也氣對環境的污染，是比較清沽的能源。地熱發電站發電后排出的熱水，可供諸如采暖、醫療、洗滌、提取化學物質和農，業養殖。地熱發電成本較水電、火電都低。地熱發電是以地下熱水和蒸氣為動力源，其基本原理與火力發電類似。地熱發電的相關技術已經基本成熟，進入了商業化應用階段。美國擁有世界上最大的蓋塞斯地熱發電站，裝機容量達2080MW。菲律賓的地熱發電裝機容量也高達1050MW，占該國電力裝機總容量的15%。目前全世界地熱發電站約有300座，總裝機容量接近1×104MW，分布在20多個國家，其中美國占40%。我國地熱發電站總裝機容量30MW左右，其中西藏羊八井、那曲、郎久三個地熱電站規模較大。目前我國共有八座潮汐電站建成運行，容量5.4×104kW·h，最大的是80年代建成的浙江江廈電站，裝機容量3.2MW。

城市垃圾發電是30年代發展起來的新技術，最先利用垃圾發電的是德國和美國。目前，美國垃圾焚燒發電約占總垃圾處理量的40%，已建立了幾百座垃圾電站，其中底特律市擁有世界上最大的日處理垃圾4000t的垃圾發電廠。日本城市垃圾焚燒發電技術發展更快，垃圾焚燒處理的比例已接近100%。生物能發電在我國尚處于起步階段，蔗渣/稻殼燃燒發電、稻殼氣化發電和沼氣發電等技術已得到應用，總裝機約800MW。深圳垃圾發電廠已運行了七年，為垃圾發電在我國的發展積累了一定的經驗，這將為解決我國城市垃圾處理問題帶來新的希望和契機。

潮汐是指海水時進時退、海面時漲時落的這種自然現象。潮汐的最大潮差為

8.9 m，據計算，世界海洋潮汐能或費量約為27億kW，若全部轉換成電能每年發電t大約為1.2萬億kW?he MP發電與水力發電的原理基本相似.目前，世界各地已建成了許多潮汐電站，其中規模最大的是法國的郎斯電站，裝機容量240MW。規模較大的還有加拿大的安那波利斯電站、中國的江廈電站和幸福洋電站、原蘇聯的基斯洛電站等。2003年4月，英國科學家在德文郡北部距離海岸1.3 km的海洋中，建造了世界第一座潮汐發電站。這臺潮汐發電機采用單轉子發電系統，裝有一個直徑11m的葉輪，工作時可產生300 kW的電力。

中國的煤炭資源以及開始顯現枯竭跡象，而且煤炭所產生的大量二氧化碳不利于環境保護，尋找替代能源 及利用可再生能源成為中國經濟發展的決定力量。新能源的開拓是我國能源產業發展的必由之路。到2020年中國年需用煤量為40億噸。我國已探明的煤炭儲量為1145億噸，按照目前能源的消耗速度，中國已探明的煤 炭儲量僅能維持30年的消耗。尋找可替代能源及開 發可循環利用的能源將決定中國經濟發展的命脈。從2003年開始，政府大力推進風能、太陽能、小 水電、生物質能的發展，以期改變對傳統能源的依 賴。經過7年的高速發展，各種新能源的發展呈現出不同態勢。

太陽能發電目前最大的問翅是成本昂貴，約為火電的6一8倍，提高轉換效率、降低成本是光伏發電技術發展的關鍵。晶體硅太陽能電池轉換效率雖高，但成本難以大幅度下降，而商效新型太陽能電池技術的發展是降低光電池成本的另一條切實可行的途徑，據估算，到2020年，太陽能發電的成本可大體與火電成本相比擬，那時，光伏發電進入規模發展期。在我國，按照國家計委制訂的“光明工程”計劃，2010年解決2000萬人口的照明和用電，光伏總容量將達到300 MW，到2015年將開始大規模發展并網式光伏系統。另外，隨著人類航天技術以及微波輸電技術的進一步發展，空間太陽能電站的設想可望得到實現。由于空間太陽能電站不受天氣、氣候條件的制約，其發展顯示出美好的前景，是人類大規模利用太陽能的另一條有效途徑。

我國然料電池發電的發展應以優先發展能組成大容量聯合循環發電系統，能以煤氣為燃料，并具有降低造價潛力的高溫燃料電池發電技術。即選擇MCFC和SOFC為我國電力系統燃料電池發電技術的主要發展方向。MCFC和SOFC各有特點，都有各自適用范圍和發展潛力，但目前均未達到商業化。MCFC適合與底部熱回收系統組成熱電聯供，SOFC則適合加壓運行擴底部采用燃氣輪機和余熱回收系統，組成高效率的復合循環發電系統。隨著氫能技術發展，PEFC在移動電源、分散電源、應急電源、家庭電源等方面具有一定優勢和市場潛力。AFC不適合民用發電，PAFC技術目前已趨于成熟，與MCFC, SOFC和PEFC比較，技術已相對落后，這4種燃料電池不應作為開發的方向。

中國風力資源極為豐富，風能發電很可能作為可再生能源的主力軍在今后能源產業中起到領軍作用。中國氣象科學院研究員朱瑞兆提供的數據顯示，中國風能資源僅次于美國 和俄羅斯，居世界第 三。已探明的中國風 能理論儲量為32.26億 千瓦，可利用開發為2.53億千瓦。風能如果 能夠全部利用起來，將滿足當前能源需求 的近四分之一。

陸上風電市場化 競爭效果顯著，規模經 濟引領風能成本大大下 降。中國風能市場從2003年開始推進市 場化運營，經過7年的高速發展，陸上風 能已經全面開發。風能資源最豐富的內 蒙古、新疆及東北地區等一級城市的風 力發電的招投標及建設工作已經完成。目前風能開發工作已經開始向風力資源較為豐富的二三級城市發展。海上風能尚處于起步階段，有著巨大的發展空間，將成為未來5年的投 資熱點。中國擁有十分豐富的近海風資源，我國近海10米水深的風能資源約14.9億千瓦。另一方面，東部沿海地區 經濟發達，能源緊缺，開發豐富的海上風能資源將有效改善能源供應情況。

國際在線消息：能源專家們認為，環保的地熱發電將在今后有強勁的發展前景。地熱發電成本與其它再生能源的發電成本相比是有競爭力的，而且在發電過程中不產生廢水、廢氣等污染，所以它是一種未來的新能源。另一個好處是，地熱幾乎是取之不盡、用之不竭的，并能隨時隨地被利用。

垃圾發電的種種優點已經得到發達國家的實踐證明。垃圾發電將成為陽光產業，已經成為社會共識。不過，垃圾焚燒發電造成的二次污染也不容忽視。有專家指出，垃圾燃燒不完全會產生對人體有害的致癌物質，垃圾焚燒產生的飛灰還會造成空氣污染。因此，進行垃圾發電必須符合技術和環保雙重要求。由于目前一些城市環衛部門一級垃圾分揀較為粗糙，造成一些建筑垃圾中的塑料等材料與少部分醫療垃圾也進入了垃圾發電處理場，使得焚燒中二惡英等有毒氣體超標，造成二次污染。因此，嚴格執行排放標準不容忽視。我國的生活垃圾焚燒發電遠遠低于發達國家水平。

能源是人類社會發展的重要基礎。經過工業革命以來100多年的變遷，全球已形成了以煤炭、石油等化石能源為主的能源結構。目前，化石能源消費占到全部能源消費的88%。這種以化石能源為主的能源消費方式，給人類社會的可持續發展帶來了很大的隱患，突出表現為資源的有限性與消費的無限性之間的矛盾，以及化石能源生產和消費對環境的影響。開發利用可再生能源已成為應對日益嚴峻的能源環境問題的必由之路。

參考文獻：

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第三篇：關于新能源風能發電報告

關于新能源風能發電報告

姓名：陳祝平 班級：英本三班 學號：2010103061 2011.10.21 2 風能發電

在不斷持續的能源緊張中，不少人想到了新能源利用。利用潔凈的能源（可再生能源）是人類社會文明進步的表現、是科學技術的發展、是環保理念的體現。潔凈能源指太陽能、風能、潮汐能、生物能等，這都是可再生取之不盡的能源，特別是風能技術最為成熟，經濟可行性較高，是一種較理想的發展能源。風是地球上的一種自然現象，它是由太陽輻射熱引起的。風能是太陽能的一種轉換形式，是一種重要的自然能源。太陽照射到地球表面，地球表面各處受熱不同，產生溫差，從而引起大氣的對流運動形成風。據估計到達地球的太陽能中雖然只有大約2%轉化為風能，但其總量仍是十分可觀的。全球的風能約為2.74×109MW，其中可利用的風能為2×107MW，比地球上可開發利用的水能總量還要大10倍。

我國風能資源總量約42億千瓦，技術可開發量約3億千瓦。目前東南沿海是最大風能資源區，風能密度為200W/M2～300W/M2，大于6m/s的風速時間全年3000h以上就可取得較大經濟效益。

一 風力發電的現狀

21世紀是可再生能源的世紀，由于風能非常豐富、價格非常便宜、能源不會枯竭，又可以在很大范圍內取得，非常干凈、沒有污染，不會對氣候造成影響，因而風力發電具有極大的推廣價值。在中國，風能資源豐富的地區主要集中在北部、西北和東北的草原、戈壁灘以及東部、東南部的沿海地帶和島嶼上。這些地區缺少煤炭及其他常規能源，并且冬春季節風速高，雨水少；夏季風速小，降雨多，風能和水能具有非常好的季節補償。另外，在中國內陸地區，由于特殊的地理條件，有些地區具有豐富的風能資源，適合發展風電，比如江西省都陽湖地區以及湖北省通山地區。目前我國的風能利用方面與國際水平還在一定差距，但是發展很快，無論在發展規模上還是發展水平上，都有很大提高。據資料顯示，2004年全國在建項目的裝機容量約150萬千瓦，其中正在施工的約42萬千瓦，可研批復的68萬千瓦，項目建議書批復的45萬千瓦，包括五個10萬千瓦特許權項目。

江西都昌老爺廟風電場風能資源豐富，建設條件較好，已被列為全國大型風電場預可研項目。目前，江西省能源結構性矛盾突出，一次能源只有煤炭和水電；而且電煤大部分需要從省外運入，水電開發程度又較低。風電和水電具有不同步發生規律，風力發電高峰處于秋季與冬季，水利發電高峰期處于春季和夏季，風電和水電具有季節性特性，可實現季節性互補；風力發電是環保型可再生能源，可改善電源結構，替代一部分火電容量，節約煤炭，減少污染，保護環境。二 風力發電的潛力 長期以來，由于風電電價高于火電電價，作為清潔能源的風電對于解決能源短缺和環境保護問題的意義長期得不到應有的重視。事實上，風電作為一項高新技術，具有著巨大的產業前景。而它作為新興能源，更對促進邊遠地區經濟發展有著巨大的作用。在電力緊張、能源緊缺的情況接踵而至的今天，我國應該重新認識風能的利用問題。

首先，風力發電的潛力體現為風電電價的快速下降。截止到目前，風電電價正在快速下降，甚至已日趨接近燃煤發電的成本，經濟效益開始凸現。數據顯示，風力發電能力每增加一倍，其成本就下降15％。縱觀近幾年，風電增長一直保持在30％以上，因而成本也正隨之不斷下降。目前，中國風電成本約在0.5元以上，隨著中國風力發電裝機的國產化和發電的規模化，風電成本可望再降。此外，風電外部成本幾乎為零，甚至低于核電成本。據初步測算，如果將內部成本和外部成本同時計入成本，風電將是當前世界上最經濟、最潔凈的能源。

其次，風電的潛力體現于風能資源的豐富性。據初步統計、中國陸地10米和海面15米可供開發的風力資源在幾億千瓦以上，相當于可開發水能資源（3.9億千瓦）的2.5倍。而50米風力資源還會增大一倍。根據現有技術，地面 50－100米的風力資源都可開發利用。此外，風電技術正日臻成熟。隨著科學技術的發展，風電技術已經相當成熟。更大型、性能更好的機組的已開發并投人生產試運行，可利用的風速要求還會降低。

再者，風電工程的建設工期短，見效快。火電、水電的建設工期需要用年來計算，而在有風場數據的前提下，風電項目只需要以周、月來計算。風場建設在短時間內即可完成，能夠解決我國電力短缺的燃眉之急。

另外，風電的發展對于遏制溫室效應具有重大的意義。據統計，風力發電每生產100萬千瓦時的電量，便能減少600噸二氧化碳的排放。因此，大力發展風能可以大幅度削減造成溫室效應的二氧化碳，緩解氣候變暖的狀況，并能有效地遏制沙塵暴災害，抑制荒漠化的發展。最后，風場也成旅游項目。風電場還能帶動當地經濟發展。內蒙古風電場就是很好的例子。它雖然不大，但場面很壯觀，已發展成為旅游區。三 發展風電刻不容緩

風電產業要全面健康可持續發展，需要解決的問題很多，但依靠科技進步來推動風電產業是擺在我們面前的現實課題。

首先，需建立以企業為主體、市場為導向、產學研技術結合的創新體系。對開展試點的企業應對其研發機構，研發人員，研發資金，研發項目，專利申請，產品品牌，能力建設等方面提出具體要求和量化的指標。

第二，正確處理技術引進和技術創新的關系。采用自主研究開發和引進消化國外技術相結合的方式，是實現提高競爭能力的較好途徑。、第三，加強風電創新能力建設，建立風電公共技術服務平臺，共同對資源進行整合、共享、完善和提高，通過建立共享機制和管理程序逐步做到資源有效利用。第四，加速風電技術人才培養。目前已有一些高等院校準備設置風能專業或者風能專業方向，開設風能課程培養本科生和研究生。除了學校培養人才外，企業也應將人才培養和建立一支高素質的隊伍放在戰略地位，特別需要建立激勵機制和創造良好的環境，使技術隊伍能夠穩定地成長。

中國風電行業發展比較迅速，但與國際風電行業的發展水平還有很大差距，國內的風電設備主要依靠進口，對外依賴性強，雖然風電成本已下降很多，但相比火電成本的優勢在短期內并不會明顯突出，風電行業的發展還有很多的阻礙因素。但是風電行業投資的高風險，必然會為風電行業發展帶來高收益，不論是風電產業的經濟效益、社會效益，還是中國目前奉行的可持續發展和節約戰略，都為風力發電行業提供了很大的發展空間。現在，風能發電成本已經下降到1980年的1/5。隨著技術進步和環保事業的發展，風能發電在商業上將完全可以與燃煤發電競爭。

第四篇：新能源發電曲折路

２００９年，很多關注能源發展的人稱之為中國新能源發展元年。從國務院總理溫家寶在政府工作報告中，首次把新能源發展提到國家戰略層面開始，我國政府對新能源產業的重視程度逐步加深。１２月初召開的中央經濟工作會議，進一步提出要發展戰略性新興產業，推進產業結構調整——在我國能源結構和電源結構調整工作中，發展新能源產業正是其主要工作方向和有力推手。

然而，前途是光明的，道路是曲折的。２００９年我國新能源發電，從政府的熱切到企業的狂熱，經歷了不同階段的跌宕起伏、驚心動魄：

２００９年，我國風電裝機迅猛發展，但風電的并網難、核準難、送出難等問題尚沒有得到解決，風機制造業又顯現出低水平重復建設的傾向；

也是２００９年，國家發展改革委啟動了國內首個光伏發電示范工程特許權項目的招投標工作，光伏發電開始“中興”，但我國光伏產業“兩頭在外”的狀況并沒有從根本上得到扭轉，原料生產過程中高污染、高耗能依然存在，而“過剩”問題又引起全社會關注；

同樣是２００９年，核電建設遍地開花，我國成為核電在建機組最多的國家，成為核電建設的“大工地”，但人們對如此大規模建設安全性的擔憂也逐漸升級……

主題：擴內需高奏進行曲

關鍵詞：ＡＰ１０００千萬千瓦級風電基地

縱觀２００９年我國幾大主要新能源的發展，則不得不追溯到２００８年年底。國際金融危機蔓延，給我國經濟帶來了巨大影響。我國政府迅速出臺了４萬億投資計劃，其中，核電成為能源領域拉動內需的方向之一。在此基礎上，２００９年５月出臺的《裝備制造業調整和振興規劃》明確提出，將大型核電站建設項目、大型風電場工程等高效清潔發電項目，列入振興裝備制造業的重點依托工程。從２００８年年底到２００９年，我國政府對新能源產業的發展給予了空前的重視。

２００８年１１月，廣東陽江核電工程一次性獲批６臺機組，創造了我國核電史上核準批量最大的紀錄。國務院副總理李克強在陽江核電站開工時作出重要批示，并表示祝賀。

２００９年４月１９日，李克強來到了浙江省三門縣，宣布全球首臺第三代ＡＰ１０００核電機組在這里正式開工建設。他強調，新能源產業正孕育著新的經濟增長點，也是新一輪國際競爭的戰略制高點，當前國際金融危機為新能源產業發展帶來了機遇，要把發展新能源作為應對危機的重要舉措。

２００９年８月，位于甘肅省酒泉市的中國首個千萬千瓦級風電基地正式開工。國家發展改革委副主任、國家能源局局長張國寶在開工儀式上表示，酒泉風電基地開工標志著我國風電建設進入了規模化發展的新階段。

與政府的重視相呼應，２００９年我國新能源發電突飛猛進：核電方面，延續２００８年勢頭，在建項目如火如荼，新建項目大批量上馬，我國核電的在建機組已達到２８臺，裝機容量達到３１４０萬千瓦。風電方面，還有幾個標志性事件值得關注：７月２０日，國家發展

改革委把全國分為四類風能資源區，風電從此告別了競價上網，普遍虧損的局面，迎來了最大的利好消息；１０月２０日，國內首個海上風電項目啟動。光伏發電領域也頻傳佳音：３月初，國家財政部發布《太陽能光電建筑應用財政補助資金管理暫行辦法》，決定有條件地對部分光伏建筑進行補貼；７月，國內首個光伏發電示范工程特許權項目——甘肅敦煌１０兆瓦并網太陽能電站招投標工作塵埃落定；緊隨其后，西藏阿里的１０兆瓦光伏電站也開始部署特許權招標事宜。

在我國應對金融危機的關鍵時期，新能源產業對完成擴內需、保增長任務起到了積極而重要的作用。在經濟發展目標的指揮下，我國２００９年的新能源產業高調揚帆，多方面大力發展，齊頭并進，已形成了高速度、大規模的發展趨勢。

主題：振人氣發展超規劃

關鍵詞：可再生能源核電

在我國新能源發展的編年史上，新能源的發展速度超過規劃似乎已成定律，很少被打破，２００９年也不例外。

２００７年９月４日，國家發展改革委發布了《可再生能源中長期發展規劃》，提出了我國風電建設的目標是到２０１０年裝機容量達到５００萬千瓦。２００８年３月３日，國家發展改革委《可再生能源發展“十一五”規劃》，將２０１０年風電發展目標由原來的５００萬千瓦增至１０００萬千瓦。而從目前的實際發展來看，２００９年底，我國風電裝機將毫無懸念地超過２０００萬千瓦，是《可再生能源發展“十一五”規劃》中２０１０年規劃風電裝機容量的整整兩倍！目前，我國風電發展速度已遠遠超出預期，不僅地方政府的規劃目標超過國家的規劃目標，而且風電前期工作的規模及投產規模又遠遠大于國家和地方政府的規劃目標。

根據《可再生能源中長期發展規劃》，到２０１０年，我國的光伏發電總容量達到３０萬千瓦。《可再生能源發展“十一五”規劃》再次重申：２０１０年，光伏發電總容量達到３０萬千瓦。兩個規劃中雖然沒有提及２００９年光伏發電總容量應達到多少，但按目前的速度，到２０１０年，我國太陽能發電總容量將會大大超過３０萬千瓦。

２００７年１０月，我國《核電中長期發展規劃（２００５～２０２０年）》正式出臺，根據《規劃》中設定的發展目標，到２０２０年，核電運行裝機容量爭取達到４０００萬千瓦，并有１８００萬千瓦的在建項目；核電占全部電力裝機容量的比重從不到２％提高到４％左右。如今，還有整整１０年時間，而核電在建裝機容量已逼近４０００萬千瓦，按照計劃，目前的在建機組將于２０１４年左右全部建成投產。

從２００９年５月份以來，《新能源產業振興規劃》的即將出臺就成為業界關注的焦點。８月初，國家能源局有關負責人向媒體透露，一直未出臺的原因在于，國家已經將其從一個短期振興規劃，升格為《新興能源產業發展規劃》，著眼的目標也從短期的２０１２年，延長至２０２０年。

業內人士分析，新能源產業的發展速度過快，往往使能源規劃趕不上發展的速度，因此，能源規劃的出臺必須更加小心，務求更加貼近實際。同時，新能源產業在發展過程中也已遇

到了一些困難，如何能夠高速、健康地進行新能源建設，更成為業界關注的重點。

主題：頻預警高熱度遇冷

關鍵詞：產能過剩新能源泡沫

有媒體曾用“高燒不退”來形容我國新能源產業的發展。然而，新能源發展的高熱度最近卻頻頻遇冷。

８月２６日，國務院常務會議指出，風電、多晶硅等新興產業出現重復建設傾向；同日，工信部、國家發展改革委在其《２００９年中國工業經濟運行夏季報告》中指出，太陽能、風能等新興產業重復建設、無序上馬的問題非常嚴重。至此，產能過剩的風聲與新能源高速發展過程中遇到的各種問題交織，構成了２００９年新能源發展的多面體。

促進產業發展與導致產能過剩，似乎是一對孿生兄弟，總是如影隨形。在國務院常務會議發出風電產能過剩的預警后，風機制造業的問題開始成為人們關注的焦點。因為這一年，全國已有７０多家企業進入并網風力發電機組整機制造行業，產品已安裝到風電場的約３０家，初步形成了華銳、金風、東汽等龍頭企業。人們擔心的是，按照最樂觀估計，中國每年風電裝機增加的上限是１０００萬千瓦到１５００萬千瓦，然而，風機制造企業第一梯隊一年的產能已經達到這個數。在市場“蛋糕”無法做大的情況下，互相壓價、惡性競爭將不可避免。此后，國家發展改革委又更新了《鼓勵進口技術和產品目錄》，將“２兆瓦以上風力發電設備設計制造技術”從《目錄》中刪除；作為太陽能光伏發電組件最重要原料的多晶硅也被從《目錄》中刪除，不再享受政府給予的進口貼息等優惠政策，一時間“新能源泡沫”之說甚囂塵上。

然而，科技部近期完成的內部報告中，對工信部、國家發展改革委的新能源產業“產能過剩”說法表示了質疑。報告以多晶硅提純和風機設備設計規劃產能與實際產量的比較，多組數據表明了新能源產業過剩的說法有待商榷。相關數據顯示，２００９年行業預計多晶硅產量１７０００噸，將生產３．５ＧＷ光伏電池，預計需要消耗３．５萬噸多晶硅，扣掉國內產量，還需要進口１萬噸。科技部部長萬鋼表示，新能源部分產業過剩就像兩條腿走路，左腳走太快不怨左腳，右腳應該邁快一點。而上網問題就是新能源發展的那個“右腳”。

在核電領域，業內專家也表現出了一些擔憂。自去年年底環保部正式受理湖北咸寧、湖南桃花江、江西彭澤三座內陸核電廠的評審申請之后，我國核電建設的規劃已經快速蔓延到了我國內陸的諸多省份。在核電發展的高速路上，安全性、技術掌握水平、核電裝備力量、人才隊伍、核燃料來源和核廢料后處理等方面的問題也成了熱點話題。

主題：強法制冀望健康行

關鍵詞：保障性收購制度

如此看來，我國新能源產業的發展，勢必經歷一些摸索和思考的曲折過程。那么，如何在產能過剩和配套設施“瘸腿”的爭議中尋找到合適的平衡點，如何規范和行之有效地確保新能源的健康、有序建設？記者認為，我國新能源的高速發展速度雖然令人吃驚，但是它是符合我國國情和國家能源安全戰略的，高速發展中的問題也必須在發展中解決，這就要求相應的法規來為新能源的健康發展保駕護航。

在我國新能源法制史上，２００９年注定是一個重要的年份。

８月２５日，十一屆人大常委會第十次會議舉行分組會議，審議《中華人民共和國可再生能源法（修正案）草案》，科學規劃可再生能源發展，堅持太陽能、風能和生物質能并重，加強可再生能源技術創新成為大家的共識。另外，修正案草案提出，國家將實行可再生能源發電全額保障性收購制度。國家電力監管機構負責監管最低限額指標的實施。１２月２６日，全國人大常委會表決通過了關于修改中華人民共和國《可再生能源法》的決定，風電、光伏發展上網難的問題有望從根本上解決。

我國已建立了可再生能源電價附加資金制度，２００９年，全國人大代表以及國務院有關部門明確了這一制度。具體意見是把現行《可再生能源法》規定征收的電價附加和國家財政專項資金合并為政府基金性質的國家可再生能源發展基金。這些基金將重點用于支持并網發電的技術和標準、檢測等方面。以期從法律層面保障可再生能源的穩步發展。據悉，有關方面正在著手起草可再生能源發展基金的管理辦法，不久的將來將頒布實施。

同時，在風電、光伏發電的相關法律日漸完善之時，針對我國核電發展中可能遇到的問題，核電的法制化進程在２００９年也備受關注。

盡管核電是安全的清潔能源，但核電發展中，安全仍然是其首要標準。我國核電要健康、穩定地快速發展，必須以安全為前提，核電安全是全國乃至世界核電產業的重中之重。然而，回顧我國目前現有的核能安全立法，其基本法仍是２００３年起實施的《放射性污染防治法》，其余行政法規多為上世紀８０、９０年代制定的，時間上最新的一個規定，是２００４年的《核動力廠設計安全規定》。也就是說，在我國核電近幾年的快速發展過程中，與之配套的法律法規尚不完善。立法滯后于發展，其可能帶來的后果是難以預料的。

今年３月，時任國家能源局副局長的孫勤在接受本網記者采訪時透露，我國正在抓緊制訂《核電管理條例》和建立中國核電標準體系，力爭從技術和監督上，規范核電建設。專家認為，只有盡快出臺能與現階段核電發展相適應的法律法規，才能有效保障我國核電產業的安全、健康發展。

２００９年，我國新能源發電的成績將以一種特殊的方式被世界人們銘記：

因為這一年的年尾，哥本哈根氣候大會召開，大會再次把近幾年來世界范圍內對新能源產業的關注推向高潮，而我國在這方面取得的成績讓世界人們看到了、聽到了！２００９年，我國新能源發電取得的成績絕不能只看做是新中國成立６０周年的厚積薄發，它注定是繼往開來的，因為我國作為世界人口大國和能源大國，加快新能源發展也關乎著國家的能源安全和可持續發展戰略。

第五篇：大工16春《新能源發電》大作業-風力發電技術

網絡教育學院

《新能源發電》課 程 設 計

題

目： 風力發電技術

學習中心：奧鵬學習中心

層 次： 專升本 專 業： 電氣工程及其自動化

年 級： 2016年 春季 學 號： 學 生： 輔導教師： 完成日期： 2016年03月22日

總則

風力發電是一種技術最成熟的可再生能源利用方式，發電機是風力發電機組中將風能轉化為電能的重要裝置，控制技術是風力機安全高效運行的關鍵。

第一章 風力發電發展的現狀

我國是世界上風力資源占有率最高的國家，也是世界上最早利用風能的國家之一，據資料統計，我國10m高度層風能資源總量為3226 GW，其中陸上可開采風能總量為253 GW，加上海上風力資源，我國可利用風力資源近1000 GW。如果風力資源開發率達到60%，僅風能發電一項就可支撐我國目前的全部電力需求。

我國利用風力發電起步較晚，和世界上風能發電發達國家如德國、美國、西班牙等國相比還有很大差距，風力發電是20世紀80年代才迅速發展起來的，發展初期研制的風機主要為1 kW、10 kW、55 kW、220 kW等多種小型風電機組，后期開始研制開發可充電型風電機組，并在海島和風場廣泛推廣應用，目前有的風機已遠銷海外。至今，我國已經在河北張家口、內蒙古、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力發電場，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，我國風機裝機容量已達到6.05 GW，年發電量占全國發電量的0.8%左右，比2000年風電發電量增加了近10倍，我國的風力發電量已躍居世界第5位。

第二章 比較各種風力發電機的優缺點

一．當前風力發電機有兩種形式： 水平軸風力發電機（大、中、小型）2 垂直軸風力發電機（大、中、小型）。

水平軸風力發電機技術發展的比較快，在世界各地人們已經很早就認識了，大型的水平軸風力發電機已經可以做到3-5兆瓦，一般由國有大型企業研發生產，應用技術也趨于成熟。小型的水平軸風力發電機一般是一些小型民營企業生產，對研發生產的技術要求比較低，其技術水平也是參差不齊。

小型水平軸風力發電機的額定轉速一般在500-800r/min，轉速高，產生的噪音大，啟動風速一般在3-5m/s，由于轉速高，噪音大，故障頻繁，容易發生危險，不適宜在有人居住或經過的地方安裝。

垂直軸風力發電機技術發展的較慢一些，因為垂直軸風力發電機對研發生產的技術

要求比較高，尤其是對葉片和發電機的要求。近幾年垂直軸風力發電機的技術發展很快，尤其小型的垂直軸風力發電機已經很成熟。

小型的垂直軸風力發電機的額定轉速一般在60-200r/min，轉速低，產生的噪音很小（可以忽略不計），啟動風速一般在1.6-4m/s。

二． 參數對比：

序號 性能 水平軸風力發電機 垂直軸風力發電機 1 發電效率 50-60% 70%以上 2 電磁干擾（碳刷）有 無 3 對風轉向機構 有 無 4 變速齒輪箱 10KW以上有 無 5 葉片旋轉空間 較大 較小 抗風能力 弱 強（可抗12-14級臺風）7 噪音 5-60分貝 0-10分貝 8 啟動風速 高（2.5-5m/s）低(1.5-3m/s)9 地面投影對人影響 眩暈 無影響 10 故障率 高 低.11 維修保養 復雜 簡單 12 轉速 高 低 13 對鳥類影響 大 小 14 電纜絞線問題 有 無

（或碳刷損壞問題）發電曲線 凹陷 飽滿

第三章 介紹相關風力發電控制技術

風力發電機組可以分為兩大類：恒速恒頻機組和變速恒頻機組。風力發電機并入電網運行時，要求風力發電的頻率保持恒定為電網頻率(在我國，電網頻率為50Hz)。恒速恒頻指在風力發電中控制發電機的轉速不變，從而得到頻率恒定的電能；變速恒頻指發電機的轉速隨風速變化而變化，通過一定的控制方法來得到恒頻的電能。

一、如今投入實際運行的恒速恒頻機組主要分為2類：

1、一類采用鼠籠式異步發電機，如圖2.1所示。并網后，在電機機械特性的穩定區內運行，異步發電機的轉子速度需要高于同步轉速。當風力機傳給發電機的機械功率隨風速增加時，發電機的輸出功率及其電磁轉矩也相應增大。一般情況下，當轉子速度

高于同步轉速3％-5％時達到最大值，若超過這個轉速，異步發電機會進入不穩定區，產生的電磁轉矩反而減小，導致轉速迅速升高，引起飛車。另外，異步發電機并網運行后，在向系統輸出有功功率的同時，需要從電網吸收無功功率來建立磁場，它不具有調節和維持機端電壓的能力。最后，由于轉子速度的變化范圍比較小，而風速經常變化，顯然，風能利用系數Cp不能保持在最佳值。

圖2.1采用鼠籠式異步發電機的恒速恒頻機組

2、另一類采用繞線式異步感應發電機，如圖2.2所示。它的特點是，采用了外接的可變轉子電阻。這種結構最初是由丹麥的Vestas公司提出來的，又稱OptiSlip風力發電系統。通過電力電子變換器調節外接轉子電阻的大小，可以改變異步發電機的轉差率S。相比鼠籠式異步發電機，轉差率S的變化范圍變大了，可達0-10％。然而，這種系統仍然需要從電網吸收無功功率，另外，轉差功率轉換成了外接轉子電阻的熱能損耗，沒有被有效利用。

圖2.2采用繞線式異步感應發電機的恒速恒頻機組

二、投入實際運行的變速恒頻機組也主要分為2類：

1、一類是繞線轉子雙饋感應發電機系統，如圖2.3所示。這類系統的特點是：在繞線式異步發電機的轉子上連接了一個交-直-交(AC-DC-AC)的電力電子變流器。該變流器能夠實現轉子和電網之間的雙向能量流動，轉子側變換器控制異步發電機，網側變換器控制和電網的能量交換。雙饋發電機本質上是同步發電機，所以可以調節雙饋發電機吸收的無功功率。另外，雙饋發電機的轉速運行范圍可以達到70%-130％同步轉速，即

其轉差率S可以達到-30％～30％。

圖2.3繞線轉子雙饋感應發電機系統

2、另一類是直驅型風力發電系統，如圖2.4、2.5、2.6所示。直驅型風力發電系統中，風輪機與發電機(永磁同步發電機或繞線式感應發電機或繞線式同步發電機)直接相連，無需升速齒輪箱，但是需要直驅多級發電機，其直徑較大。首先將風能轉化為頻率變化、幅值變化的交流電，經過整流之后變為直流，然后經過三相逆變器變換為三相恒頻恒幅交流電連接到電網。通過中間的全功率電力電子變換裝置，對系統有功功率和無功功率進行控制，可以實現最大功率跟蹤，從而能夠實現對風能最高效率的利用。

圖2-4直驅型風力發電系統

直驅式永磁同步發電機根據全功率變流器的不同又可分為：（1）不可控整流+DC/DC升壓+PWM電壓源型逆變器型

DC/DC環節將整流器輸出的直流電壓提高并保持穩定在合適的范圍內，使得逆變器的輸入電壓穩定，提高運行效率、減小諧波。全控型器件數量較少，控制電路較簡單。

圖2-5直驅型風力發電系統

（2）背靠背雙PWM變流器型

PWM整流器可同時實現整流和升壓，效率較高，通過電流隔離，機側和網側可以實現各自的控制策略。但是，全控型器件數量多，控制電路復雜，增加了變流系統成本。

圖2-6直驅型風力發電系統

三、變槳距直驅型風電機組實現功率調節的途徑和方法

永磁直驅式風力發電系統的整體控制框圖如圖3-1所示，控制系統主要分為三部分：主控制系統、變流器控制系統、變槳距控制系統。變速恒頻同步直驅風力發電機的運行可分為兩個主要方式：最大功率輸出運行和額定功率輸出運行。主控制器根據風力發電機組的運行工況，通過最大風能捕獲算法得到發電機的功率指令來控制變流器的開關動作，從而使風力機捕獲最大的風能；當風速超過額定風速時，變槳系統開始動作，避免風速太大而損壞風力機；變流器系統、變槳系統執行主控制器發給它們的控制指令。

圖3-1永磁S驅式風力發電系統整體控制框圖

從圖3-2中可以看出，在達到額定風速之前，風力發電機運行在最大功率輸出模式，待達到了額定風速之后，風力發電機運行在額定功率輸出模式。

圖3-2 風力發電機運行曲線

主控制系統的最大風能跟蹤算法是保證風力機穩定運行的核心，它主要實現風力機的變速、變槳控制。在低風速區，為實現最大風能的跟蹤，風力機的轉速變化與風速變化成正比，以保持最佳葉尖速比，它是通過機側變流器的控制來實現的，而此時控制器將葉片攻角置于零度附近，不作變化；當風速超過額定風速時，風力機要限制功率的輸出，保持額定功率運行，這一階段主要通過變槳距角來控制，變槳距機構發揮作用，調整葉片攻角，將發電機的輸出功率限制在額定值附近。在這兩個階段之間，一般的風力機還有一個恒速區域，到達這個區域后風力機轉速已達到額定速度，但是輸出功率還沒有達到額定功率，不同的風力機在這個階段有不同的控制方案。如圖3-3，當發電機沒有并入電網的時候(狀態A)，這個時候整個控制系統通過改變槳距角度來改變葉片的轉矩，使得發電機轉速上升到轉速給定值，發電機并網。并網后，控制系統切換到狀態B進行功率控制。

圖3-3 變槳距直驅式風力發電機組控制圖

通常情況下，風力機從切入風速到額定風速不是一直保持最桂葉尖速比運行。由于變流器容量和風力機機械強度的約束，風力機設有啟動轉速和額定轉速，在風速不同的情況下，其控制策略完全不同，根據風速的變化進行分區域控制。風力機依據轉速的變化來分區域、分階段控制，以下依據風力機的轉速-轉矩曲線來說明永磁直驅式風力發電機組的分區控制原理風力機的轉速-轉矩曲線如圖3-4所示。

圖 3-4 風力機理想的轉速-轉矩曲線

風力機的分區域控制可以分成四個典型的控制區，在這四個控制區對應著不同的風速范圍，不同的區域的控制方法也不相同。

(1)Ⅰ；

(2)在最小轉速ω1以上，轉速隨風速的改變而改變，風力機運行在最佳葉尖速在切入風速以上的低風速區域，風力機以最小轉速ω1，恒轉矩運行在區域比，這個區域風能利用系數最大，如圖3-4所示區域Ⅱ，也即是最大風能跟蹤(MPPT)模式；

(3)受風力機的機械強度和變流器的電壓、容量的限制，風力機運行在轉速ω3時，達到區域Ⅱ模式的最大轉速，這時風速還沒有達到額定風速，但必須保持額定轉速運行而不能超過額定轉速，這個恒速運行階段一直到風力機輸出額定功率為止，即區域Ⅲ模式；

(4)風力機運行到H點達到額定功率，當風速超過額定風速后，變槳系統啟動，以控制風力機運行在額定功率，即區域Ⅳ模式。

(5)當風力機的轉速超過最大安全轉速ω5時，要求風力機必須安全停機。從圖2-8的轉速-轉矩曲線可以看出，在風力機控制的前三個階段，風力機轉速控制都是低于額定風速下的變速控制，也就是通過控制發電機組的輸出轉矩來實現風力機的變速控制。在H點，風力機運行到額定轉速，風速若繼續增大，風力機也自然會增速，為控制風力發電機組的輸出功率為額定功率，變槳系統開始動作。為了防止風力機在變速控制與變槳控制之間頻繁切換，為變槳控制留了一定轉速的余量，即變槳系統的啟動控制速度為ω4。也就是說風力機轉速在ω3以下進行變速控制，而轉速在ω4以上時進行變槳控制。一般槳距角隨風速變化的情況如圖3-4所示：

圖3-4槳距角隨風速變化的情況

第四章 對風力發電技術發展趨勢的展望

隨著現代工業的飛速發展，人類對能源的需求明顯增加，而地球上可利用的常規能源日趨匱乏。據專家預測，煤炭還可開采221年，石油還可開采39年，天然氣只能用60年。這種預測也許不很準確，但常規能源必然是越用越少，總有一天要用盡的。未雨綢繆，我們必須為將來考慮，為子孫后代的能源問題著想，開發利用新能源，實現能源的持續發展，從而保證經濟的可持續發展和社會的不斷進步，最終實現人El、資源、環境的協調發展，已成為各國政府必須解決的大問題。惟一的出路就是有計劃地利用常規能源，節約能源，開發新能源和可再生能源。

由此可以推測，21世紀風力發電前景非常廣闊。科學技術的長足進步，經濟的快速發展，使人們的生活水平有了新的飛躍。同時，人口的增加，對能源的需求也越來越大，環境污染越來越嚴重，人類必須解決人口、資源、環境的可持續發展問題。從能源、電力市場看，世界能源、電力市場發展最快的已不再是石油、煤和天然氣，風力發電、太陽能發電等可再生能源異軍突起，特別是風力發電，以其無污染，可再生，技術成熟，近幾年以25%的增長速度位居各類能源之首，倍受世人青睞。l999年全世界新增裝機容量36×105kW，1zLl998年增加36%，也創下了風電工業史的紀錄。據“綠色和平”組織和歐洲風能協會組織估計，至1J2020年風力發電可提供世界電力需求的l0%，創造l70萬個就業機會，降低全球二氧化碳排放量超過l012t，至lJ2040年這個比例可達20%，甚至更高，有望超過水力發電。因此，國際能源專家預言：21世紀是風力發電的世紀。可以說，綠色能源--風力發電將為人類最終解決能源問題帶來新的希望。