第一篇：中國沼氣發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與前景展望

摘要：本文通過對中國沼氣利用現(xiàn)狀和沼氣發(fā)電工程市場前景的調(diào)查與分析，描述了沼氣發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及其能源利用市場潛力，對影響沼氣發(fā)電商品化和市場化的社會經(jīng)濟因素和主要障礙進行了分析評價，并提出了一些對策和措施。

關(guān)鍵詞：沼氣 工程 發(fā)電

1、引言

生物質(zhì)能是來源于太陽能的一種可再生能源，具有資源豐富、含碳量低的特點，加之在其生長過程中吸收大氣中的C02，因而用新技術(shù)開發(fā)利用生物質(zhì)能不僅有助于減輕溫室效應(yīng)和生態(tài)良性循環(huán)，而且可替代部分石油、煤炭等化石燃料，成為解決能源與環(huán)境問題的重要途徑。

隨著對環(huán)境的日益重視，人們開始利用各種方式來減少工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的破壞。近十幾年來，在各級政府有關(guān)部門和企業(yè)的幫助協(xié)調(diào)下，用于處理畜禽糞便及各種生產(chǎn)、生活污水的大中型沼氣工程紛紛上馬，至1998年底，我國已建成大中型沼氣工程742處，年產(chǎn)沼氣量為16393.94萬立方米；垃圾填埋法產(chǎn)生沼氣是處理城市垃圾的主要方式之一，具有簡單易行和費用較低的特點，同時還可回收能源，正受到世界各國的普遍歡迎。目前，全世界共建成4817座垃圾填埋場，每年可回收沼氣51.42億立方米。

沼氣是一種具有較高熱值的可燃氣體，與其它燃氣相比，其抗爆性能較好，是一種很好的清潔燃料，傳統(tǒng)上大多利用沼氣進行取暖、炊事和照明，隨著沼氣產(chǎn)量的不斷增加，如何更高效地利用沼氣，成為擺在我們面前的一項課題。

2、沼氣發(fā)電技術(shù)進展?fàn)顩r

沼氣燃燒發(fā)電是隨著沼氣綜合利用的不斷發(fā)展而出現(xiàn)的一項沼氣利用技術(shù)，它將沼氣用于發(fā)動機上，并裝有綜合發(fā)電裝置，以產(chǎn)生電能和熱能，是有效利用沼氣的一種重要方式。目前用于沼氣發(fā)電的設(shè)備主要有內(nèi)燃機和汽輪機。

國外用于沼氣發(fā)電的內(nèi)燃機主要使用Otto發(fā)動機和Diesel發(fā)動機，其單位重量的功率約為27 kW／T。汽輪機中燃氣發(fā)動機和蒸汽發(fā)動機均有使用，燃氣發(fā)動機的優(yōu)點是單位重量的功率大，一般為70～140kW／T；蒸汽發(fā)動機一般為10kW／T。國外沼氣發(fā)電機組主要用于垃圾填埋場的沼氣處理工藝中。目前，美國在沼氣發(fā)電領(lǐng)域有許多成熟的技術(shù)和工程，處于世界領(lǐng)先水平。現(xiàn)有61個填埋場使用內(nèi)燃機發(fā)電，加上使用汽輪機發(fā)電的裝機，總?cè)萘恳堰_340兆瓦；歐洲用于沼氣發(fā)電的內(nèi)燃機，較大的單機容量在0.4～2兆瓦，填埋沼氣的發(fā)電效率約為1.68～2kWh／m3。

我國開展沼氣發(fā)電領(lǐng)域的研究始于八十年代初，1998年全國沼氣發(fā)電量為1,055，160kWh。在此期間，先后有一些科研機構(gòu)進行過沼氣發(fā)動機的改裝和提高熱效率方面的研究工作。我國的沼氣發(fā)動機主要為兩類，即雙燃料式和全燒式。目前，對“沼氣一柴油”雙燃料發(fā)動機的研究開發(fā)工作較多。如：中國農(nóng)機研究院與四川綿陽新華內(nèi)燃機廠共同研制開發(fā)的S195—1型雙燃料發(fā)動機：上海新中動力機廠研制的20／27G雙燃料機等。成都科技大學(xué)等單位還對雙燃料機的調(diào)速、供氣系統(tǒng)以及提高熱效率等方面進行過研究。濰坊柴油機廠研制出功率為120 kW的6160A一3型全燒式沼氣發(fā)動機，貴州柴油機廠和四川農(nóng)業(yè)機械研究所共同開發(fā)出60 kW的6135AD(Q)型全燒沼氣發(fā)動機發(fā)電機組；此外，還有重慶、上海、南通等一些機構(gòu)進行過這方面的研究、研制工作。可以說，目前我國在沼氣發(fā)電方面的研究工作主要集中在內(nèi)燃機系列上。表1是我國部分12kW以下沼氣發(fā)電機組的測試性能比較。

3、沼氣發(fā)電前景廣闊

沼氣發(fā)電工程本身是提供清潔能源，解決環(huán)境問題的工程，它的運行不僅解決沼氣工程中的一些主要環(huán)境問題，而且由于其產(chǎn)生大量電能和熱能，又為沼氣的綜合利用找到了廣泛的應(yīng)用前景：

1)有助于減少溫室氣體的排放

通過沼氣發(fā)電工程可以減少CH4的排放，每減少1屯CH4的排放，相當(dāng)于減少25噸C02的排放，對緩和溫室效應(yīng)有利。

2)有利于變廢為寶，提高沼氣工程的綜合效益

我們以沼電在酒廠中的的綜合效益為例：四川榮縣進行了120 kW沼氣發(fā)電的生產(chǎn)和示范。用酒糟廢水經(jīng)厭氧消化產(chǎn)生沼氣，發(fā)電效率為1.69 kWh／m3，當(dāng)年成本為0.0465元／kWh。沼電能夠基本滿足該廠的生產(chǎn)用電：山東昌樂酒廠安裝2臺120 kW的沼氣發(fā)電機組，170m3酒糟日產(chǎn)沼氣4800m3，發(fā)電8640kwh，全年能源節(jié)約開支29萬元，工程運行一年即收回全部成本。

杭州天子嶺填埋場發(fā)電工程在運行過程中，在平均電價為0.438元／kWh的條件下，投 資回報率可達14.8%。

3)可減少對周圍環(huán)境的污染。

由于綜合利用手段單一，很多沼氣工程產(chǎn)生的沼氣大量排入大氣中，不僅嚴(yán)重污染周圍的環(huán)境，也對工作人員的安全和健康產(chǎn)生了極大的威脅，沼氣發(fā)電則為沼氣找到了一條合理利用的途徑。

4)小沼電為農(nóng)村地區(qū)能源利用開辟新途徑

我國農(nóng)村偏遠地區(qū)還有許多地方嚴(yán)重缺電，如牧區(qū)、海島、偏僻山區(qū)等高壓輸電較為困難，而這些地區(qū)卻有著豐富的生物質(zhì)原料。因地制宜地發(fā)展小沼電，猶如建造微型“坑口電站”，可取長補短就地供電。

表1 12kW以下沼氣發(fā)電機組測試表

研制單位產(chǎn)品型號功率（KW）甲烷含量（%）比氣耗(m3／kWh)節(jié)油率（%）熱效率（%）

四川省農(nóng)機所0.8GFZ1.357730.868100 23.45

四川省農(nóng)機所19512.9789.40.37100 30.7

泰安電機廠12GFS3212.8578.450.49281 31.99

泰安電機廠10GFsl311.1886.50.24862 37.89

南充農(nóng)機所19513.5370.90.32281.38.8

武進柴油機廠195-Z13.5271.20.40100 35.39

上海內(nèi)燃機所5GFZ5.6272.350.687100 26.78

重慶電機廠1.2kW1.5277.050.76100 294、沼氣發(fā)電商業(yè)化發(fā)展的主要障礙

80年代是我國沼氣發(fā)電研究的起始階段，也是較為活躍的時期。但近十年的發(fā)展比較 緩慢。主要存在以下障礙：

4.1技術(shù)障礙

我國沼氣發(fā)動機的開發(fā)研究主要集中在內(nèi)燃機系列上，一般只是對柴油機和汽油機進行較淺層次的改裝，對發(fā)動機的熱工性能研究不深，由于產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)，在運行使用中出現(xiàn)諸多問題，給用戶帶來不便，從而影響其發(fā)展進程。導(dǎo)致這種情況的根本原因是沒有對沼氣發(fā)動機進行深入的研究，技術(shù)不過關(guān)，缺乏足夠的生產(chǎn)實踐。致使發(fā)動機在運行中產(chǎn)生熱負荷高、可靠性差、起動困難；另外我國研制的全燒沼氣發(fā)動機的排氣溫度過高，氣閥易燒壞，使氣缸蓋等成為易損件等諸多技術(shù)問題。

4.2市場障礙

由于我國沼氣發(fā)動機存在許多問題，先前應(yīng)用國產(chǎn)發(fā)電機組的沼氣發(fā)電工程有許多長 期處于停機狀態(tài)。這就使后來發(fā)展的絕大多數(shù)沼氣工程放棄了沼氣發(fā)電方式，轉(zhuǎn)而尋求其他的利用途徑。少數(shù)沼氣發(fā)電工程(如天津、杭州等)依靠貸款引進購買較為成熟的國外發(fā)電機組設(shè)備來維持運行。我國生產(chǎn)廠家則由于技術(shù)不夠成熟而造成買方市場的嚴(yán)重匱乏，沼氣發(fā)動機和發(fā)電機組無法形成規(guī)模化批量生產(chǎn)，使科研生產(chǎn)單位缺乏相關(guān)的研究經(jīng)費，沒有對其作深入研究開發(fā)的積極性，不能提供質(zhì)量過關(guān)的產(chǎn)品，進一步阻礙產(chǎn)品的市場化進程，對生產(chǎn)科研單位自身以及沼氣發(fā)電領(lǐng)域的發(fā)展都不利。

此外，沼氣發(fā)電市場不規(guī)范，沒有相應(yīng)的較為完善的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，也不利于其商業(yè)化開發(fā)和利用。

4.3政策障礙

缺乏相應(yīng)的激勵政策和限制性政策，不能有效地動員和吸收投資，成為影響其技術(shù)發(fā)展的一個重要原因。

由于目前沼氣發(fā)電工程在技術(shù)和市場化方面面臨許多問題，這就需要國家在這個領(lǐng)域給予政策方面的扶持。如果國家給予在稅收、貸款方面的優(yōu)惠政策、投資補貼和產(chǎn)業(yè)保護措施，以及電力部門在沼氣電力并網(wǎng)方面給予支持和幫助，制定優(yōu)惠的上網(wǎng)電價，將大大改善沼氣發(fā)電的經(jīng)濟性和市場前景，對其進入市場具有很積極的作用。

5、促進沼氣發(fā)電商業(yè)化發(fā)展的建議

從以上沼氣發(fā)電商業(yè)化所面臨的主要障礙來看，如果要克服其障礙，達到促進沼氣發(fā)電技術(shù)商業(yè)化發(fā)展的目的，還需要采取一些措施和行動。

5.1制定發(fā)展規(guī)劃

對我國沼氣利用現(xiàn)狀和市場前景進行成分調(diào)查，描述沼氣發(fā)電能源利用市場，確定本項目建設(shè)發(fā)展領(lǐng)域，并評價發(fā)展沼氣發(fā)電商品化和市場化的社會經(jīng)濟因素，分析沼氣發(fā)電的技術(shù)開發(fā)和市場潛力，制定相關(guān)工藝開發(fā)利用的規(guī)劃，明確開發(fā)的目標(biāo)。

5.2加強技術(shù)保障體系的建設(shè)

引進吸收國外先進技術(shù)和經(jīng)驗，加強技術(shù)支持和保障體系的建設(shè)、扶持和培養(yǎng)，制定國家級的沼氣發(fā)電工程技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，逐步建立和完善可持續(xù)的、市場化的推廣沼氣發(fā)電綜合性服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。

5.3引入競爭機制，創(chuàng)新投資體系

針對目前我國沼氣發(fā)電技術(shù)發(fā)展資金匱乏的現(xiàn)狀，認真總結(jié)分析我國外現(xiàn)行的資金籌措和運行管理經(jīng)驗，學(xué)習(xí)國外技術(shù)成熟的商業(yè)化運營沼氣發(fā)電工程先進優(yōu)惠政策以及市場化融資體系建設(shè)模式。轉(zhuǎn)變觀念，鼓勵和動員更多的公司和企業(yè)投入到沼氣發(fā)電技術(shù)的競爭行列。

5.4研究制定國家級的配套政策

進一步加強同環(huán)保部門、工業(yè)企業(yè)、科研院所和金融機構(gòu)的合作與協(xié)調(diào)，研究制定激勵性政策，地方性和全國性相結(jié)合的政策。同時應(yīng)對沼氣發(fā)電技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化研究制定配套政策。

參考文獻：

[1]蔣同昌等，《我國沼氣發(fā)電機的研究和生產(chǎn)概括》，《中國沼氣》，1992；10(2)：44—46。

[2]孫俊華．沼氣發(fā)電機的使用與維修。中國沼氣，1990；8(4)：23～24。

[3]中國農(nóng)業(yè)部／美國能源部項目專家組。中國生物質(zhì)能技術(shù)商業(yè)化策略設(shè)計．北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1999。

[4]中國農(nóng)業(yè)部／美國能源部<

第二篇：余熱發(fā)電市場發(fā)展現(xiàn)狀與前景

（復(fù)制轉(zhuǎn)載請注明出處，否則后果自負！）

余熱發(fā)電是利用生產(chǎn)過程中多余的熱能轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)。余熱發(fā)電不僅節(jié)能，還有利于環(huán)境保護。余熱是在一定經(jīng)濟技術(shù)條件下，在能源利用設(shè)備中沒有被利用的能源，也就是多余、廢棄的能源。它包括高溫廢氣余熱、冷卻介質(zhì)余熱、廢汽廢水余熱、高溫產(chǎn)品和爐渣余熱、化學(xué)反應(yīng)余熱、可燃廢氣廢液和廢料余熱以及高壓流體余壓等。

節(jié)能減排是我國乃至全球的一項長期戰(zhàn)略，余熱發(fā)電行業(yè)的發(fā)展對于國家實現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)有著顯著作用，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益，屬于國家鼓勵發(fā)展的行業(yè)。近年來，我國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的工藝技術(shù)裝備水平已經(jīng)大幅提升，要實現(xiàn)這一目標(biāo)只能從現(xiàn)有的裝備節(jié)能中尋求突破。在工業(yè)節(jié)能中，潛力最大的方式是余熱余壓的利用。

我國余熱發(fā)電行業(yè)處于良好的市場環(huán)境之中。一方面，國家政策紅利不斷；另一方面，國內(nèi)外市場需求旺盛，市場空間巨大，該行業(yè)未來的發(fā)展前景十分廣闊。預(yù)計到“十二五”末，我國余熱發(fā)電裝機容量將超越三峽電站，相當(dāng)于現(xiàn)有核電裝機總?cè)萘康?.4倍。

《2013-2017年中國余熱發(fā)電行業(yè)在化工領(lǐng)域需求潛力與投資商機分析報告》 在大量周密的市場調(diào)研基礎(chǔ)上，主要依據(jù)了國家統(tǒng)計局、國家商務(wù)部、國家發(fā)改委、國務(wù)院發(fā)展研究中心、中國海關(guān)總署、化工行業(yè)協(xié)會、國內(nèi)外相關(guān)刊物的基礎(chǔ)信息以及化工行業(yè)專業(yè)研究單位等公布和提供的大量資料，結(jié)合深入的市場調(diào)查資料，立足于當(dāng)前金融危機對全球及中國宏觀經(jīng)濟、政策、主要行業(yè)的影響，重點探討了余熱發(fā)電行業(yè)的整體及其相關(guān)子行業(yè)的運行情況，并對未來余熱發(fā)電行業(yè)的發(fā)展趨勢和前景進行分析和預(yù)測。

報告數(shù)據(jù)及時全面、圖表豐富、反映直觀，在對市場發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢進行深度分析和預(yù)測的基礎(chǔ)上，研究了余熱發(fā)電行業(yè)今后的發(fā)展前景，為企業(yè)在當(dāng)前激烈的市場競爭中洞察投資機會，合理調(diào)整經(jīng)營策略；為戰(zhàn)略投資者選擇恰當(dāng)?shù)耐顿Y時機，公司領(lǐng)導(dǎo)層做戰(zhàn)略規(guī)劃，提供了準(zhǔn)確的市場情報信息以及合理的參考性建議，本報告是相關(guān)企業(yè)、相關(guān)研究單位及銀行政府等準(zhǔn)確、全面、迅速了解目前該行業(yè)發(fā)展動向、把握企業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展定位方向不可或缺的專業(yè)性報告。

前瞻網(wǎng)的《2013-2017年中國余熱發(fā)電行業(yè)在化工領(lǐng)域需求潛力與投資商機分析報告》對余熱發(fā)電從基本定義、工藝流程、余熱發(fā)電行業(yè)概況、重點余熱發(fā)電項目、水泥行業(yè)余熱發(fā)電、鋼鐵行業(yè)余熱發(fā)電、玻璃行業(yè)余熱發(fā)電、重點企業(yè)、前景趨勢等多方面多角度闡述了余熱發(fā)電的市場狀況，并在此基礎(chǔ)上對余熱發(fā)電進行了投資分析。

資料來源：前瞻網(wǎng)《2013-2017年中國余熱發(fā)電行業(yè)在化工領(lǐng)域需求潛力與投資商機分析報告》，百度報告名稱可看報告詳細內(nèi)容。

第三篇：我國風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀及其技術(shù)發(fā)展02

3存在的問題及展望

盡管近年來我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)得到了迅猛的發(fā)展，但同時也暴露出眾多的問題。首先，我國尚未完全掌握風(fēng)電機組的核心設(shè)計及制造技術(shù)。在設(shè)計技術(shù)方面，我國不僅每年需支付大量的專利、生產(chǎn)許可及技術(shù)咨詢費用，在一些具有自主研發(fā)能力的風(fēng)電企業(yè)中，其設(shè)計所需的應(yīng)用軟件、數(shù)據(jù)庫和源代碼都需要從國外購買。在風(fēng)機制造方面，風(fēng)機控制系統(tǒng)、逆變系統(tǒng)需要大量進口，同時，一些核心零部件如軸承、葉片和齒輪箱等與國外同類產(chǎn)品相比其質(zhì)量、壽命及可靠性尚有很大差距。其次，我國風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃與電網(wǎng)規(guī)劃不相協(xié)調(diào)，上網(wǎng)容量遠小于裝機容量。風(fēng)電發(fā)展側(cè)重于資源規(guī)劃，風(fēng)電場的建設(shè)往往沒有考慮當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的消納能力，從而造成裝機容量大，并網(wǎng)發(fā)電少的現(xiàn)狀。2009年新增裝機容量中1/3未能上網(wǎng)，送電難已經(jīng)成為制約風(fēng)電發(fā)展的瓶頸。最后，我國風(fēng)電的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范不健全，包括風(fēng)機制造、檢測、調(diào)試、關(guān)鍵零部件生產(chǎn)及電場入網(wǎng)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)亟需建立和完善。因此，展望我國未來的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展，必須加強自主創(chuàng)新掌握核心技術(shù)；必須加大電網(wǎng)建設(shè)力度，合理規(guī)范風(fēng)電開發(fā)；必須加大政策扶持力度，建立健全完善統(tǒng)一的風(fēng)電標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。

參考文獻：

[1] 陳永祥,方征.中國風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢及建議[J].科技綜述，2010(4)：14-19.[2] 張明鋒, 鄧凱,陳波等.中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展[J].機電工程，2010，1

（27）：1-3.[3] 黨福玲，朝克，賈永.我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀淺析[J].經(jīng)濟論壇，2010(12)：58-60.[4] 韓永奇，韓晨曦.中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與前景[J].新材料產(chǎn)業(yè)，2010(12)：8-10.[5] 王超，張懷宇，王辛慧等.風(fēng)力發(fā)電技術(shù)及其發(fā)展方向[J].電站系統(tǒng)工程，2006，22(2)：11-13.[6] 許洪華,郭金東.世界風(fēng)電技術(shù)發(fā)展趨勢和我國未來風(fēng)電發(fā)展探討[J].電力設(shè)備，2005，6(10)：106-108.[7] 張新房,徐大平,柳亦兵等.風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展及相關(guān)控制問題綜述[J].華北電力技術(shù)，2005(5):42-45.[8] 馬昕霞, 宋明中,馬強等.風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制技術(shù)的研究.上海電力學(xué)院學(xué)報[J].2005(3):205-209.[

第四篇：我國風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀及其技術(shù)發(fā)展02

2.3風(fēng)力發(fā)電機組控制策略的發(fā)展

風(fēng)能是一種能量密度低、穩(wěn)定性較差的能源，由于風(fēng)速、風(fēng)向的隨機性變化，導(dǎo)致風(fēng)力機葉片攻角不斷變化，使葉尖速比偏離最佳值，風(fēng)力機的空氣動力效率及輸入到傳動鏈的功率發(fā)生變化，影響了風(fēng)電系統(tǒng)的發(fā)電效率并引起轉(zhuǎn)矩傳動鏈的振蕩，會對電能質(zhì)量及接入的電網(wǎng)產(chǎn)生影響，對于小電網(wǎng)甚至?xí)绊懫浞€(wěn)定性。風(fēng)力發(fā)電機組通常采用柔性部件，這有助于減小內(nèi)部的機械應(yīng)力，但同時也會使風(fēng)電系統(tǒng)的動態(tài)特性復(fù)雜化，且轉(zhuǎn)矩傳動模塊會有很大振蕩。目前，對風(fēng)力發(fā)電機的控制策略研究根據(jù)控制器類型可分為兩大類：基于數(shù)學(xué)模型的傳統(tǒng)控制方法和現(xiàn)代控制方法。傳統(tǒng)控制采用線性控制方法，通過調(diào)節(jié)發(fā)電機電磁轉(zhuǎn)矩或槳葉節(jié)距角，使葉尖速比保持最優(yōu)值，從而實現(xiàn)風(fēng)能的最大捕獲。對于快速變化的風(fēng)速，其調(diào)節(jié)相對滯后。同時基于某工作點的線性化模型的方法，對于工作范圍較寬、隨機擾動大、不確定因素多、非線性嚴(yán)重的風(fēng)電系統(tǒng)并不適用。

現(xiàn)代控制方法主要包括變結(jié)構(gòu)控制、魯棒控制、自適應(yīng)控制、智能控制等[7,8]。變結(jié)構(gòu)控制因具有快速響應(yīng)、對系統(tǒng)參數(shù)變化不敏感、設(shè)計簡單和易于實現(xiàn)等優(yōu)點而在風(fēng)電系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。魯棒控制具有處理多變量問題的能力，對于具有建模誤差、參數(shù)不準(zhǔn)確和干擾位置系統(tǒng)的控制問題，在強穩(wěn)定性的魯棒控制中可得到直接解決。模糊控制是一種典型的智能控制方法，其最大的特點是將專家的知識和經(jīng)驗表示為語言規(guī)則用于控制，不依賴于被控制對象的精確的數(shù)學(xué)模型，能夠克服非線性因素的影響，對被調(diào)節(jié)對象有較強的魯棒性。由于風(fēng)力發(fā)電機的精確數(shù)學(xué)模型難以建立，模糊控制非常適合于風(fēng)力發(fā)電機組的控制，越來越受到風(fēng)電研究人員的重視。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是以工程技術(shù)手段來模擬人腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與特征的系統(tǒng)。利用神經(jīng)元可以構(gòu)成各種不同的拓撲結(jié)構(gòu)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它是生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的一種模擬和近似。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)特性，可用于風(fēng)力機的低風(fēng)速的節(jié)距控制。

3存在的問題及展望

盡管近年來我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)得到了迅猛的發(fā)展，但同時也暴露出眾多的問題。首先，我國尚未完全掌握風(fēng)電機組的核心設(shè)計及制造技術(shù)。在設(shè)計技術(shù)方面，我國不僅每年需支付大量的專利、生產(chǎn)許可及技術(shù)咨詢費用，在一些具有自主研發(fā)能力的風(fēng)電企業(yè)中，其設(shè)計所需的應(yīng)用軟件、數(shù)據(jù)庫和源代碼都需要從國外購買。在風(fēng)機制造方面，風(fēng)機控制系統(tǒng)、逆變系統(tǒng)需要大量進口，同時，一些核心零部件如軸承、葉片和齒輪箱等與國外同類產(chǎn)品相比其質(zhì)量、壽命及可靠性尚有很大差距。其次，我國風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃與電網(wǎng)規(guī)劃不相協(xié)調(diào)，上網(wǎng)容量遠小于裝機容量。風(fēng)電發(fā)展側(cè)重于資源規(guī)劃，風(fēng)電場的建設(shè)往往沒有考慮當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的消納能力，從而造成裝機容量大，并網(wǎng)發(fā)電少的現(xiàn)狀。2009年新增裝機容量中1/3未能上網(wǎng)，送電難已經(jīng)成為制約風(fēng)電發(fā)展的瓶頸。最后，我國風(fēng)電的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范不健全，包括風(fēng)機制造、檢測、調(diào)試、關(guān)鍵零部件生產(chǎn)及電場入網(wǎng)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)亟需建立和完善。因此，展望我國未來的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展，必須加強自主創(chuàng)新掌握核心技術(shù)；必須加大電網(wǎng)建設(shè)力度，合理規(guī)范風(fēng)電開發(fā)；必須加大政策扶持力度，建立健全完善統(tǒng)一的風(fēng)電標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。

參考文獻：

[1] 陳永祥,方征.中國風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢及建議[J].科技綜述，2010(4)：14-19.[2] 張明鋒, 鄧凱,陳波等.中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展[J].機電工程，2010，1

（27）：1-3.[3] 黨福玲，朝克，賈永.我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀淺析[J].經(jīng)濟論壇，2010(12)：58-60.[4] 韓永奇，韓晨曦.中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與前景[J].新材料產(chǎn)業(yè)，2010(12)：8-10.[5] 王超，張懷宇，王辛慧等.風(fēng)力發(fā)電技術(shù)及其發(fā)展方向[J].電站系統(tǒng)工程，2006，22(2)：11-13.[6] 許洪華,郭金東.世界風(fēng)電技術(shù)發(fā)展趨勢和我國未來風(fēng)電發(fā)展探討[J].電力設(shè)備，2005，6(10)：106-108.[7] 張新房,徐大平,柳亦兵等.風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展及相關(guān)控制問題綜述[J].華北電力技術(shù)，2005(5):42-45.[8] 馬昕霞, 宋明中,馬強等.風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制技術(shù)的研究.上海電力學(xué)院學(xué)報[J].2005(3):205-209.[

第五篇：我國風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀及其技術(shù)發(fā)展01

2.2風(fēng)力發(fā)電機組控制技術(shù)的發(fā)展

控制技術(shù)是風(fēng)力發(fā)電機組安全高效運行的關(guān)鍵技術(shù)[5,6]，這是因為：

1）自然風(fēng)速的大小和方向隨著大氣的氣壓、氣溫和濕度等的活動和風(fēng)電場地形地貌等因素的隨機性和不可控性，這樣風(fēng)力機所獲得的風(fēng)能也是隨機和不可控的。

2）為使風(fēng)能利用率更高，大型風(fēng)力發(fā)電機組的葉片直徑大約在60m~100m之間，因此風(fēng)輪具有較大的轉(zhuǎn)動慣量。

3）自動控制在風(fēng)力發(fā)電機組的并網(wǎng)和脫網(wǎng)、輸入功率的優(yōu)化和限制、風(fēng)輪的主動對風(fēng)以及運行過程中故障的檢測和保護中都應(yīng)得到很好的利用。

4）風(fēng)力資源豐富的地區(qū)通常環(huán)境較為惡劣，在海島和邊遠的地區(qū)甚至海上，人們希望分散不均的風(fēng)力發(fā)電機組能夠無人值班運行和遠程監(jiān)控。這就對風(fēng)力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)可靠性提出了很高的要求。

因此，眾多學(xué)者都致力于深入研究風(fēng)力發(fā)電的控制技術(shù)和控制系統(tǒng)，這些研究工作對于風(fēng)力發(fā)電機組優(yōu)化運行有極其重要的意義。計算機技術(shù)與先進的控制技術(shù)應(yīng)用到風(fēng)電領(lǐng)域，并網(wǎng)運行的風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)得到了較快發(fā)展，控制方式從基本單一的定槳距失速控制向變槳距和變速恒頻控制方向發(fā)展，甚至向智能型控制發(fā)展。

定槳距型風(fēng)力機指槳葉與輪轂的連接是固定的，即槳距角固定不變，當(dāng)風(fēng)速變化時，槳葉的迎風(fēng)角度固定不變。失速型是當(dāng)風(fēng)速高于額定風(fēng)速，利用槳葉翼型本身所具有的失速特性，即氣流的攻角增大到失速條件，使槳葉的表面產(chǎn)生渦流，將發(fā)電機的功率輸出限制在一定范圍內(nèi)。失速調(diào)節(jié)型的優(yōu)點是簡單可靠，當(dāng)風(fēng)速變化引起輸出功率變化時，只通過槳葉的被動失速調(diào)節(jié)而控制系統(tǒng)不做任何控制，使控制系統(tǒng)大為簡化。其缺點是葉片重量大，槳葉、輪轂、塔架等部件受力較大，機組的整體效率較低，也使得這些關(guān)鍵部件更容易疲勞磨損。

變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機組是近年來發(fā)展起來的一種新型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其轉(zhuǎn)速不受發(fā)電機輸出功率的限制，而其輸出電壓的頻率、幅值和相位也不受轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的影響。論文大全網(wǎng)www.tmdps.cn整理。

與恒速風(fēng)電機組相比，它的優(yōu)越性在于：低風(fēng)速時能夠跟蹤風(fēng)速變化，在運行中保持最佳葉尖速比以獲得最大風(fēng)能；高風(fēng)速時利用風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的變化調(diào)節(jié)風(fēng)力機槳距角，在保證風(fēng)電機組安全穩(wěn)定運行的同時，使輸出功率更加平穩(wěn)。變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機組通過勵磁控制和變槳距調(diào)節(jié)來實現(xiàn)最佳運行狀態(tài)。變槳距是根據(jù)風(fēng)速和發(fā)電機轉(zhuǎn)速來調(diào)整葉片槳距角，從而控制發(fā)電機輸出功率，由傳動齒輪箱、伺服電機和驅(qū)動控制單元組成。隨著風(fēng)電控制技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)輸出功率小于額定功率狀態(tài)時，變槳距風(fēng)力發(fā)電機組采用OptitiP技術(shù)，即根據(jù)風(fēng)速的大小，調(diào)整發(fā)電機轉(zhuǎn)差率，使其盡量運行在最佳葉尖速比，以得到理想的輸出功率。變槳距風(fēng)力發(fā)電機組的優(yōu)點是：輸出功率平穩(wěn)，在額定點具有較高的風(fēng)能利用系數(shù)，具有更好的起動性能與制動性能，能夠確保高風(fēng)速段的額定功率。

2.3風(fēng)力發(fā)電機組控制策略的發(fā)展

風(fēng)能是一種能量密度低、穩(wěn)定性較差的能源，由于風(fēng)速、風(fēng)向的隨機性變化，導(dǎo)致風(fēng)力機葉片攻角不斷變化，使葉尖速比偏離最佳值，風(fēng)力機的空氣動力效率及輸入到傳動鏈的功率發(fā)生變化，影響了風(fēng)電系統(tǒng)的發(fā)電效率并引起轉(zhuǎn)矩傳動鏈的振蕩，會對電能質(zhì)量及接入的電網(wǎng)產(chǎn)生影響，對于小電網(wǎng)甚至?xí)绊懫浞€(wěn)定性。風(fēng)力發(fā)電機組通常采用柔性部件，這有助于減小內(nèi)部的機械應(yīng)力，但同時也會使

風(fēng)電系統(tǒng)的動態(tài)特性復(fù)雜化，且轉(zhuǎn)矩傳動模塊會有很大振蕩。目前，對風(fēng)力發(fā)電機的控制策略研究根據(jù)控制器類型可分為兩大類：基于數(shù)學(xué)模型的傳統(tǒng)控制方法和現(xiàn)代控制方法。傳統(tǒng)控制采用線性控制方法，通過調(diào)節(jié)發(fā)電機電磁轉(zhuǎn)矩或槳葉節(jié)距角，使葉尖速比保持最優(yōu)值，從而實現(xiàn)風(fēng)能的最大捕獲。對于快速變化的風(fēng)速，其調(diào)節(jié)相對滯后。同時基于某工作點的線性化模型的方法，對于工作范圍較寬、隨機擾動大、不確定因素多、非線性嚴(yán)重的風(fēng)電系統(tǒng)并不適用。

現(xiàn)代控制方法主要包括變結(jié)構(gòu)控制、魯棒控制、自適應(yīng)控制、智能控制等[7,8]。變結(jié)構(gòu)控制因具有快速響應(yīng)、對系統(tǒng)參數(shù)變化不敏感、設(shè)計簡單和易于實現(xiàn)等優(yōu)點而在風(fēng)電系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。魯棒控制具有處理多變量問題的能力，對于具有建模誤差、參數(shù)不準(zhǔn)確和干擾位置系統(tǒng)的控制問題，在強穩(wěn)定性的魯棒控制中可得到直接解決。模糊控制是一種典型的智能控制方法，其最大的特點是將專家的知識和經(jīng)驗表示為語言規(guī)則用于控制，不依賴于被控制對象的精確的數(shù)學(xué)模型，能夠克服非線性因素的影響，對被調(diào)節(jié)對象有較強的魯棒性。由于風(fēng)力發(fā)電機的精確數(shù)學(xué)模型難以建立，模糊控制非常適合于風(fēng)力發(fā)電機組的控制，越來越受到風(fēng)電研究人員的重視。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是以工程技術(shù)手段來模擬人腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與特征的系統(tǒng)。利用神經(jīng)元可以構(gòu)成各種不同的拓撲結(jié)構(gòu)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它是生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的一種模擬和近似。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)特性，可用于風(fēng)力機的低風(fēng)速的節(jié)距控制。

3存在的問題及展望

盡管近年來我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)得到了迅猛的發(fā)展，但同時也暴露出眾多的問題。首先，我國尚未完全掌握風(fēng)電機組的核心設(shè)計及制造技術(shù)。在設(shè)計技術(shù)方面，我國不僅每年需支付大量的專利、生產(chǎn)許可及技術(shù)咨詢費用，在一些具有自主研發(fā)能力的風(fēng)電企業(yè)中，其設(shè)計所需的應(yīng)用軟件、數(shù)據(jù)庫和源代碼都需要從國外購買。在風(fēng)機制造方面，風(fēng)機控制系統(tǒng)、逆變系統(tǒng)需要大量進口，同時，一些核心零部件如軸承、葉片和齒輪箱等與國外同類產(chǎn)品相比其質(zhì)量、壽命及可靠性尚有很大差距。其次，我國風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃與電網(wǎng)規(guī)劃不相協(xié)調(diào)，上網(wǎng)容量遠小于裝機容量。風(fēng)電發(fā)展側(cè)重于資源規(guī)劃，風(fēng)電場的建設(shè)往往沒有考慮當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的消納能力，從而造成裝機容量大，并網(wǎng)發(fā)電少的現(xiàn)狀。2009年新增裝機容量中1/3未能上網(wǎng)，送電難已經(jīng)成為制約風(fēng)電發(fā)展的瓶頸。最后，我國風(fēng)電的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范不健全，包括風(fēng)機制造、檢測、調(diào)試、關(guān)鍵零部件生產(chǎn)及電場入網(wǎng)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)亟需建立和完善。因此，展望我國未來的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展，必須加強自主創(chuàng)新掌握核心技術(shù)；必須加大電網(wǎng)建設(shè)力度，合理規(guī)范風(fēng)電開發(fā)；必須加大政策扶持力度，建立健全完善統(tǒng)一的風(fēng)電標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。

參考文獻：

[1] 陳永祥,方征.中國風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢及建議[J].科技綜述，2010(4)：14-19.[2] 張明鋒, 鄧凱,陳波等.中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展[J].機電工程，2010，1

（27）：1-3.[3] 黨福玲，朝克，賈永.我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀淺析[J].經(jīng)濟論壇，2010(12)：58-60.[4] 韓永奇，韓晨曦.中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與前景[J].新材料產(chǎn)業(yè)，2010(12)：8-10.[5] 王超，張懷宇，王辛慧等.風(fēng)力發(fā)電技術(shù)及其發(fā)展方向[J].電站系統(tǒng)工程，2006，22(2)：11-13.[6] 許洪華,郭金東.世界風(fēng)電技術(shù)發(fā)展趨勢和我國未來風(fēng)電發(fā)展探討[J].電力設(shè)備，2005，6(10)：106-108.[7] 張新房,徐大平,柳亦兵等.風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展及相關(guān)控制問題綜述[J].華北電力技術(shù)，2005(5):42-45.[8] 馬昕霞, 宋明中,馬強等.風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制技術(shù)的研究.上海電力學(xué)院學(xué)報[J].2005(3):205-209.[