第一篇：風力發電控制系統十一

風力發電機控制系統

（十一）并網后需要關注的主要問題

電能質量

根據國家標準，對電能質量的要求有五個方面：電網高次諧波、電壓閃變與電壓波動、三相電壓及電流不平衡、電壓偏差、頻率偏差。風電機組對電網產生影響的主要有高次諧波和電壓閃變與電壓波動。電壓閃變

風力發電機組大多采用軟并網方式，但是在啟動時仍然會產生較大的沖擊電流。當風速超過切出風速時，風機會從額定出力狀態自動退出運行。如果整個風電場所有風機幾乎同時動作，這種沖擊對配電網的影響十分明顯。容易造成電壓閃變與電壓波動。

諧波污染

風電給系統帶來諧波的途徑主要有兩種。一種是風機本身配備的電力電子裝置可能帶來諧波問題。對于直接和電網相連的恒速風機，軟啟動階段要通過電力電子裝置與電網相連，因此會產生一定的諧波，不過過程很短。對于變速風機是通過整流和逆變裝置接入系統，如果電力電于裝置的切換頻率恰好在產生諧波的范圍內，則會產生很嚴重的諧波問題，不過隨著電力電子器件的不斷改進，這個問題也在逐步得到解決。另一種是風機的并聯補償電容器可能和線路電抗發生諧振，在實際運行中，曾經觀測到在風電場出口變壓器的低壓側產生大量諧波的現象。當然與閃變問題相比，風電并網帶來的諧波問題不是很嚴重。

電網穩定性

在風電的領域，經常遇到的一個的難題是：薄弱的電網短路容量、電網電壓的波動和風力發電機的頻繁掉線。尤其是越來越多的大型風電機組并網后，對電網的影響更大。在過去的20年間，風電場的主要特點是采用感應發電機，裝機規模較小，與配電網直接相連，對系統的影響主要表現為電能質量。隨著電力電子技術的發展，大量新型大容量風力發電機組開始投入運行，風電場裝機達到可以和常規機組相比的規模，直接接入輸電網，與風電場并網有關的電壓、無功控制、有功調度、靜態穩定和動態穩定等問題越來越突出。這需要對電力系統的穩定性進行計算、評估。要根據電網結構，負荷情況，決定最大的發電量和系統在發生故障時的穩定性。國內外對電網穩定性都非常重視，開展了不少關于風電并網運行與控制技術方面的研究。

風電場大多采用感應發電機，需要系統提供無功支持，否則有可能導致小型電網的電壓失穩。采用異步發電機，除非采取必要的預防措施，如動態無功補償、否則會造成線損增加，送電距離遠的末端用戶電壓降低。電網穩定性降低，在發生三相接地故障，都將導致全網的電壓崩潰。由于大型電網具有足夠的備用容量和調節能力，一般不必考慮風電進入引起頻率穩定性問題。但是對于孤立運行的小型電網，風電帶來的頻率偏移和穩定性問題是不容忽視的。

由于變頻技術的發展，我們可以利用交-直-交的變頻調節裝置的控制功能很容易地根據電網采集到的線路電壓波動的情況、功率因數的狀況等、和電網的要求，來調節和控制變頻裝置的頻率、相位角和幅值使之達到調節電網的功率因數，為弱電網提供無功能量的要求。

發電計劃與調度

傳統的發電計劃基于電源的可靠性以及負荷的可預測性，以這兩點為基礎，發電計劃的制定和實施有了可靠的保證。但是，如果系統內含有風電場，因為風電場出力的預測水平還達不到工程實用的程度，發電計劃的制定變得困難起來。如果把風電場看做負的負荷，不具有可預測性；如果把它看做電源，可靠性沒有保證。正因為如此，有必要對含風電場電力系統的運行計劃進行研究。風力發電并網以后，如果電力系統的運行方式不相應地做出調整和優化，系統的動態響應能力將不足以跟蹤風電功率的大幅度、高頻率的波動，系統的電能質量和動態穩定性將受到顯著影響，這些因素反過來會限制系統準入的風電功率水平，因此有必要對電力系統傳統的運行方式和控制手段做出適當的改進和調整，研究隨機的發電計劃算法，以便

正確考慮風電的隨機性和間歇性特性。

第二篇：風力發電控制系統發展現狀及展望

風力發電控制系統發展現狀及展望

關鍵詞:風機控制系統 發展現狀

我國的風電產業在最近幾年得到了快速發展，已經成為世界風電大國。在風機主要部件已基本實現國內配套的情況之下，控制系統自主配套能力仍然較弱，仍是風電設備制造業中最薄弱的環節，本文對造成這一現象的原因進行了分析，提出了控制系統下一步還要解決的主要技術問題。

我國風電行業目前的形勢

2005年以來，我國風電裝機以年均100%的速度快速發展，到2008年底，我國風電總裝機容量達到了1215萬千瓦，占世界風電總裝機容量的10%左右，這是一個相當驚人的增長。目前，從裝機容量來看，我國已成為亞洲第一、世界第四、風電裝機容量超千萬千瓦的風電大國。排在前三位的依次是美國、德國和西班牙，其裝機容量分別為2517萬、2390萬和1675萬千瓦。

需求的快速增長也帶動了我國風電設備制造業的快速發展。2004年，我國風機整機制造企業僅6家，目前明確進入風機整機制造的企業已超過70家，另外還有一些公司正在開展進入風機整機制造的前期準備工作，呈現出“你未唱罷我登場，百家風企競風流”這樣一個喜憂參半的格局。喜的是經過這些年的發展，內資和合資企業的生產規模不斷擴大、技術能力不斷增強、市場占有率上升很快。2004年，內（合）資企業和外資企業占當年風電新增裝機的比例分別為25%和75%，而到2008年這一比例正好顛倒了過來，內（合）資企業已經在風電市場上占據絕對主導地位。至于這些整機制造廠家帶動的零部件生產企業究竟有多少，更是一個無法準確統計的數字。這些風機整機制造企業及零部件企業的發展壯大，有力地促進了我國風電制造業技術水平和生產規模的提高。憂的是這70余家風機企業的技術水平、生產規模、服務能力參差不齊，真正形成規模、比較有競爭能力的還只有寥寥幾家，大多數企業對于未來面臨的巨大風險都估計不足，這是我國目前風電設備制造業存在的一個突出問題。從未來的發展形勢來看，風電產業至少將有十多年的黃金發展期。從世界范圍來看，美國、德國等工業發達國家為解決能源短缺和環境污染問題，都將大規模發展風力發電作為主要解決方案。在我國，情況也是如此。2008年底，1215萬千瓦的風電裝機容量占我國電力總裝機容量的比例還僅為1.5%，預計到2020年這一比例將達到10%左右，即到2020年風電裝機容量將達到1.4億千瓦這樣的水平，這是十分可觀的數字。這表明，從宏觀形勢來看，風電

行業大發展的高潮確實已經到來。

風機控制系統的發展現狀

風機的控制系統是風機的重要組成部分，它承擔著風機監控、自動調節、實現最大風能捕獲以及保證良好的電網兼容性等重要任務，它主要由監控系統、主控系統、變槳控制系統以及變頻系統（變頻器）幾部分組成。各部分的主要功能如下：

監控系統（SCADA）：監控系統實現對全風場風機狀況的監視與啟、停操作，它包括大型監控軟件及完善的通訊網絡。

主控系統：主控系統是風機控制系統的主體，它實現自動啟動、自動調向、自動調速、自動并網、自動解列、故障自動停機、自動電纜解繞及自動記錄與監控等重要控制、保護功能。它對外的三個主要接口系統就是監控系統、變槳控制系統以及變頻系統（變頻器），它與監控系統接口完成風機實時數據及統計數據的交換，與變槳控制系統接口完成對葉片的控制，實現最大風能捕獲以及恒速運行，與變頻系統（變頻器）接口實現對有功功率以及無功功率的自動調節。

變槳控制系統：與主控系統配合，通過對葉片節距角的控制，實現最大風能捕獲以及恒速運行，提高了風力發電機組的運行靈活性。目前來看，變槳控制系統的葉片驅動有液壓和電氣兩種方式，電氣驅動方式中又有采用交流電機和直流電機兩種不同方案。究竟采用何種方式主要取決于制造廠家多年來形成的技術路線及傳統。

變頻系統（變頻）器：與主控制系統接口，和發電機、電網連接，直接承擔著保證供電品質、提高功率因素，滿足電網兼容性標準等重要作用。

從我國目前的情況來看，風機控制系統的上述各個組成部分的自主配套規模還相當不如人意，到目前為止對國外品牌的依賴仍然較大，仍是風電設備制造業中最薄弱的環節。而風機其它部件，包括葉片、齒輪箱、發電機、軸承等核心部件已基本實現國產化配套（盡管質量水平及運行狀況還不能令人滿意），之所以如此，原因主要有：

（1）我國在這一技術領域的起步較晚，尤其是對兆瓦級以上大功率機組變速恒頻控制技術的研究，更是最近幾年的事情，這比風機技術先進國家要落后二十年時間。前已述及，我國風電制造產業是從2005年開始的最近四年才得到快速發展的，國內主要風機制造廠家為了快速搶占市場，都致力于擴大生產規模，無力對控制系統這樣的技術含量較高的產品進行自主開發，因此多直接從MITA、Windtec等國外公司采購產品或引進技術。

（2）就風機控制系統本身的要求來看，確有它的特殊性和復雜性。從硬件來講，風機控制系統隨風機一起安裝在接近自然的環境中，工作有較大振動、大范圍的溫度變化、強電

磁干擾這樣的復雜條件下，因此其硬件要求比一般系統要高得多。從軟件來講，風機要實現完全的自動控制，必須有一套與之相適應的完善的控制軟件。主控系統、變槳系統和變頻器需要協同工作才能實現在較低風速下的最大風能捕獲、在中等風速下的定轉速以及在較大風速下的恒頻、恒功運行，這需要在這幾大部件中有一套先進、復雜的控制算法。國內企業要完全自主掌握確實需要一定時間。

（3）風機控制系統是與風機特性高度結合的系統，包括主控、變槳和變頻器在內的控制軟件不僅算法復雜，而且其各項參數的設定與風機本身聯系緊密，風機控制系統的任務不僅僅是實現對風機的高度自動化監控以及向電網供電，而且還必須通過合適的控制實現風能捕獲的最大化和載荷的最小化，一般的自動化企業即使能研制出樣機，也很難得到驗證，推廣就更加困難。而中小規模的風機制造商又無力進行這樣的開發。

即便如此，國內企業通過這幾年的努力，已經在控制系統主要部件的開發上取得了積極進展，已基本形成了自主的技術開發能力，所欠缺的主要是產品的大規模投運業績以及技術和經驗積累。比如，作為風機控制系統中技術含量最高的主控系統和變頻器，國內企業在自主開發上已取得重要進展。東方自控經過幾年的努力，已成功開發出DWS5000風機控制系統，并已完成各種測試及風機運行驗證，實現了規模化生產，基本形成了自主開發能力。科諾偉業也研制出了兆瓦級機組的控制系統。在變頻器方面，東方自控、合肥陽光、清能華福、科諾偉業等一批企業也異軍突起，開發出了大功率雙饋及直驅機型的變頻器，產品已有小批量在風場投運，呈獻出可喜的發展勢頭。

隨著國內企業所開發風機容量越來越大，風機控制技術必須不斷發展才能滿足這一要求，如葉片的驅動和控制技術、如更大容量的變頻器開發，都是必須不斷解決的新的課題，這里不進行詳細闡述。當前，由于風力發電機組在我國電網中所占比例越來越大，風力發電方式的電網兼容性較差的問題也逐漸暴露出來，同時用戶對不同風場、不同型號風機之間的聯網要求也越來越高，這也對風機控制系統提出了新的任務。

（1）采用統一和開放的協議以實現不同風場、不同廠家和型號的風機之間的方便互聯。目前，風機投資用戶和電網調度中心對廣布于不同地域的風場之間的聯網要求越來越迫切，雖然各個風機制造廠家都提供了一定的手段實現風機互連，但是由于采用的方案不同，不同廠家的風機進行互聯時還是會有很多問題存在，實施起來難度較大。因此，實現不同風機之間的方便互聯是一個亟待解決的重要課題。

（2）需要進一步提高低電壓穿越運行能力（LVRT）。風力發電機組，尤其是雙饋型風機，抵抗電網電壓跌落的能力本身較差。當發生電網電壓跌落時，從前的做法是讓風機從電

網切出。當風機在電網中所占比例較小時，這種做法對電網的影響還可以忽略不計。但是，隨著在網運行風機的數量越來越大，尤其是在風力發電集中的地區，如國家規劃建設的六個千萬千瓦風電基地，這種做法會對電網造成嚴重影響，甚至可能進一步擴大事故。歐洲很多國家，如德國、西班牙、丹麥等國家，早就出臺了相關標準，要求在這種情況下風機能保持在網運行以支撐電網。風機具有的這種能力稱為低電壓穿越運行能力（LVRT），有的國家甚至要求當電網電壓跌落至零時還能保持在網運行。我國也于今年8月由國家電網公司出臺了《風電場接入電網技術規定》，其中規定了我國自己的低電壓穿越技術要求，明確要求風電機組在并網點電壓跌落至20%額定電壓時能夠保持并網運行625ms、當跌落發生3s內能夠恢復到額定電壓的90%時，風電機組保持并網運行的低電壓穿越運行要求。應該說，這還只是一個初步的、相對較低的運行要求。在今后可能還會出臺更為嚴格的上網限制措施。這些要求的實現，主要靠控制系統中變頻器算法及結構的改善，當然和主控和變槳系統也有密切聯系。

（3）實現在功率預估條件下的風電場有功及無功功率自動控制。目前，風電機組都是運行在不調節的方式，也就是說，有多少風、發多少電，這在風電所占比例較小的情況下也沒有多大問題。但是，隨著風電上網電量的大幅度增加，在用電低谷段往往是風機出力最大的時段，造成電網調峰異常困難，電網頻率、電壓均易出現較大波動。當前，電網對這一問題已相當重視，要求開展建設風電場功率預測系統和風電出力自動控制系統，實現在功率預測基礎上的有功功率和無功功率控制能力。事際上，這個系統的建設不是一件容易的事情，涉及到很多方面的技術問題。但是，無論如何說，序幕已經拉開。

發展展望

從上面的敘述中可以看出，控制系統作為風電機組中最關鍵的核心零部件，目前仍是國內風電設備制造業中最薄弱的環節，也是國內目前唯一沒有實現批量國產化的部件，其主要原因在第二部分中已經分析過。但是，我們也看到，以東方自控為代表的國內一些企業，已經在包括變頻器在內的控制系統的自主研發方面邁出了重要的步伐，取得了很多成果。因此，預計再經過兩到三年時間，將可實現風機控制系統的全面國產化配套，并具備如海上風機等更大型風電機組控制系統的自主研發能力，這樣，風機國產化的最后一個瓶頸也將被突破。同時，借此一角，也呼吁國內的風機用戶樹立對國產控制系統的使用信心，支持國產化事業的發展。同時，國內企業在服務支持及備件供應方面畢竟有較大的優勢，從長遠來看，一定會給風電企業帶來良好的回報。

第三篇：風力發電考試

1.電力系統：用于生產，傳輸，交換，分配，消耗電能的系統：

一次部分：用于能量生產，傳輸，交換，分配，消耗的部分

二次部分：對一次部分進行檢測，監視，控制和保護的部分

2.風電場和常規電廠的區別：單機容量小；電能生產比較分散，發電機數目多；輸出的電壓等級低；類型多樣化；功率輸出特性復雜；并網需要電力電子換流設備

3.風電廠電氣一次系統組成：風電機組；集電系統；升壓站；廠用電系統。

4．變壓器銅損：銅導線存在著電阻，電流流過消耗一定功率，變為熱量

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部電流密度的現象。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，將大電流變為小電流

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

8.電壓互感器作用:并接一次系統，將高電壓變成低電壓

二次側短路：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：按照正常工作狀態選擇；按照短路狀態校驗；電氣選擇的環境因素；環境保護

10.電流繼電器和電壓繼電器有何作用？他們如何接入電氣一次系統?

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

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內，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，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.變流系統的功能，電力變換，控制功率，控制轉矩，調節功率因素

第四篇：風力發電報告

國內外風力發電技術 的現狀與發展趨勢

風能是一種可再生的清潔能源。近30年來，國際上在風能的利用方面，無論是理論研究還是應用研究都取得了重大進步。風力發電技術日臻完善，并網型風力發電機單機額定功率最大已經到5MW，葉輪直徑達到126m。截止2005年世界裝機容量已達58,982MW，風力發電量占全球電量的1%。中國成為亞洲風電產業發展的主要推動者之一，其總裝機容量居世界第8位，2005年新增裝機容量居世界第6位。今后，國內外風力發電技術和產業的發展速度將明顯加快。引

言

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

風能是一種技術比較成熟、很有開發利用前景的可再生能源之一[1]。風能的利用方式不僅有風力發電、風力提水，而且還有風力致熱、風帆助航等。因此，開發利用風能對世界各國科技工作者具有極強的魅力，從而喚起了世界眾多的科學家致力于風能利用方面的研究。在本文中，將對國內外風力發電技術的現狀和發展趨勢進行論述。風力發電基本知識

2.1 風能的計算公式

空氣運動具有動能。風能是指風所具有的動能。如果風力發電機葉輪的斷面積為A，則當風速為V的風流經葉輪時，單位時間風傳遞給葉輪的風能為

（1）

其中：單位時間質量流量m=ρAV

（2）

在實際中，式中：

PW—每秒空氣流過風力發電機葉輪斷面面積的風能，即風能功率，W；

（3）Cp—葉輪的風能利用系數；

?m—齒輪箱和傳動系統的機械效率，一般為0.80—0.95，直驅式風力發電機為1.0； ?e—發電機效率，一般為0.70—0.98； ?—空氣密度，kg/m3；

A—風力發電機葉輪旋轉一周所掃過的面積，m2； V—風速，m/s。

2.2 貝茨（Betz）理論

第一個關于風輪的完整理論是由德國哥廷根研究所的A·貝茨于1926年建立的。

貝茨假定風輪是理想的，也就是說沒有輪轂，而葉片數是無窮多，并且對通過風輪的氣流沒有阻力。因此這是一個純粹的能量轉換器。此外還進一步假設氣流在整個風輪掃掠面上的氣流是均勻的，氣流速度的方向無論在風輪前后還是通過時都是沿著風輪軸線的。

通過分析一個放置在移動空氣中的“理想”風輪得出風輪所能產生的最大功率為

—空氣密度，kg/m3；

（4）

式中：Pmax—風輪所能產生的最大功率；

A—風力發電機葉輪旋轉一周所掃過的面積，m2； V—風速，m/s。

這個表達式稱為貝茨公式。其假定條件是風速與風輪軸方向一致并在整個風輪掃掠面上是均勻的[2]。將(4)式除以氣流通過掃掠面A時風所具有的動能，可推得風力機的理論最大效率

（5）

(5)式即為有名的貝茲（Betz）理論的極限值。它說明，風力機從自然風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動能。

能量的轉換將導致功率的下降，它隨所采用的風力機和發電機的型式而異，因此，風力機的實際風能利用系數Cp<0.593[3]。

2.3 溫度、大氣壓力和空氣密度

通過溫度計和氣壓計測試出實驗地點的環境溫度和大氣壓，由下式計算出空氣密度。

（6）

式中：ρ—空氣密度，kg/m3； h—當地大氣壓力，Pa； 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。

2.4 風力機的主要組成

1)小型風力發電機

小型水平軸風力機主要組成部分有：風輪、發電機、塔架、調向機構、蓄能系統、逆變器等。（1）風輪 風輪是風力機從風中吸收能量的部件，其作用是把空氣流動的動能轉變為風輪旋轉的機械能。水平軸風力發電機的風輪是由1~3個葉片組成的。葉片的結構形式多樣，材料因風力機型號和功率大小而定，如木心外蒙玻璃鋼葉片、玻璃纖維增強塑料樹脂葉片等。

（2）發電機

在風力發電機中，已采用的發電機有3種，即直流發電機、同步交流發電機和異步交流發電機。小型風力發電機多采用同步或異步交流發電機，發出的交流電通過整流裝置轉換成直流電。

（3）塔架

塔架用于支撐 發電機和調向機構等。因風速隨離地面的高度增加而增加，塔架越高，風輪單位面積捕捉的風能越多，但造價、安裝費等也隨之加大。

（4）調向機構

垂直軸風力機可接受任何方向吹來的風，因此不需要調向機構。對于水平軸風力機，為了得到最高的風能利用效率，應用風輪的旋轉面經常對準風向，需要對風裝置。常用的調向機構主要有尾舵、舵輪、電動對風裝置。

（5）限速機構

當風速高于風力機的設計風速時，為了防止葉片損壞，需要對風輪轉速進行控制。（6）貯能裝置

貯能裝置對獨立運行的小型風力機是十分重要的。其貯能方式有熱能貯能、化學能貯存。（7）逆變器

用于將直流電轉換為交流電，以滿足交流電氣設備用電的要求。2)大型風力發電機

大型風力發電機組由兩大部分組成：氣動機械部分和電氣部分。氣動機械部分包括風輪、低速軸、增速齒輪箱、高速軸，其功能是驅動發電機轉子，將風能轉換為機械能。電氣部分包括異步發電機、電力電子變頻器、變壓器和電網，其功能是將機械能轉換為頻率恒定的電能。近年來，又研制成功了直驅式變速恒頻風力發電機組（無增速齒輪箱）。風力機與風力發電技術

3.1 風力機與風力發電技術的發展史

風能，是人類最早使用的能源之一。遠在公元前2000年，埃及、波斯等國已出現帆船和風磨，中世紀荷蘭與美國已有用于排灌的水平軸風車。我國是世界上最早利用風能的國家之一，早在距今1800年前，我國就有風力提水的記載。1890年丹麥的P·拉庫爾研制成功了風力發電機，1908年丹麥已建成幾百個小型風力發電站。自二十世紀初至二十世紀六十年代末，一些國家對風能資源的開發，尚處于小規模的利用階段[4]。

隨著大型水電、火電機組的采用和電力系統的發展，1970年以前研制的中、大型風力發電機組因造價高和可靠性差而逐漸被淘汰，到二十世紀六十年代末相繼都停止了運轉。這一階段的試驗研究表明，這些中、大型機組一般在技術上還是可行的，它為二十世紀七十年代后期的大發展奠定了基礎。

1980年以來，國際上風力發電機技術日益走向商業化。主要機組容量有300kW、600kW、750kW、850kW、1MW、2MW。1991年丹麥在Vindeby建成了世界上第一個海上風電場，由11臺丹麥Bonus 450kW單機組成，總裝機4.95MW。隨后荷蘭、瑞典、英國相繼建成了自己的海上風電場。

目前，已經備離岸風力發電設備商業生產能力的廠家，主要有丹麥的Vestas（包括被其整合的NEG-Micon），美國的GE風能，德國的Nordex、Repower、Pfleiderer/Prokon、Bonus和德國著名的Enercon公司。單機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 風力機的種類

風力發電機是把風能轉換為電能的裝置，鑒于風力發電機種類繁多，因此分類法也是多種。按葉片數量分，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。目前風力發電機三葉片水平軸類型居多。

水平軸風力機，風輪的旋轉軸與風向平行，如圖1所示；垂直軸風力機，風輪的旋轉軸垂直于地面或氣流方向，如圖2所示。國內外風力發電的現狀

4.1 世界風力發電的現狀

目前，中、大型風力發電機組已在世界上40多個國家陸地和近海并網運行，風電增長率比其它電源增長率高的趨勢仍然繼續。如表1所示，截止2005年12月31日世界裝機容量已達58,982MW，年裝機容量為11,310MW，增長率為24%；風力發電量占全球電量的1%，部分國家及地區已達20%甚至更多。2005年世界風電累計裝機容量最多的十個國家見表2，前十名合計51750.9MW，約占世界總裝機容量的87.7%。

2005年國際風電市場份額的分布多樣化進程呈持續發展趨勢：有11個國家的裝機容量已高于1,000MW，其中7個歐洲國家（德國、西班牙、意大利、丹麥、英國、荷蘭、葡萄牙），3個亞洲國家（印度、中國、日本），還有美國。亞洲正成為發展全球風電的新生力量，其增長率為48%[5]。

2002年歐洲風能協會（EWEA）與綠色和平組織（Greenpeace International）發表了一份標題為“風力 12（Wind Force 12）”的報告，勾畫了風電在2020年達到世界電量12%的藍圖。報告聲明這份文件不是預測，而是從世界風能資源、世界電力需求的增長和電網容量、風電市場發展趨勢和潛在的增長率、與核電和大水電等其他電源技術發展歷程的比較以及減排CO2等溫室氣體的要求，論證了風電達到世界電量12%的可能性。報告還指出中國2020年風電裝機有可能達到1.7億千瓦[6]、[7]。

國內風力發電的現狀

根據國家氣象科學院的估算[8]，我國陸地地面10米高度層風能的理論可開發量為32億kW，實際可開發量為2.53億kW。海上風能可開發量是陸地風能儲量的3倍。內蒙古 實際可開發量

0.618億kW 西藏

實際可開發量

0.408億kW 新疆

實際可開發量

0.343億kW 青海

實際可開發量

0.242億kW 黑龍江

實際可開發量

0.172億kW

2005年中國除臺灣省外新增風電機組592臺，裝機容量50.3萬kW。與2004年當年新增裝機19.8萬kW相比，2005年當年新增裝機增長率為254%。

截至2005年底，中國除臺灣省外累計風電機組1864臺，裝機容量126.6萬kW，風電場62個。分布在15個省（市、自治區、特別行政區），它們按裝機容量排序如表3所示。與2004年累計裝機76.4萬kW相比，2005年累計裝機增長率為65.6%。2005年風電上網電量約15.3億kW.h[9]。

中國“十一五”國家科技支撐計劃重大項目“大功率風電機組研制與示范”支持1.5~2.5MW、2.5MW以上雙饋式變速恒頻風電機組的研制；1.5~2.5MW、2.5MW以上直驅式變速恒頻風電機組的研制；1.5MW以上風電機組葉片、齒輪箱、雙饋式發電機、直驅式永磁發電機的研制及產業化；1.5MW以上雙饋式風電機組控制系統及變流器、直驅式風電機組控制系統及變流器的研制及產業化；近海風電場建設關鍵技術的研究；近海風電機組安裝及維護專用設備的研制；大型風電機組相關標準制定及風電技術發展分析等16個課題的研究[10]。“十一五”末，我國風電技術的自主研發能力將接近世界前沿水平。

4.3小型風力發電機

4.3.1小型風力發電機行業現狀

作為農村可再生能源主要支柱之一的小型風力發電行業在2005得到長足的發展，從事小型風電產業的開發、研制、生產單位達到70家。據23個生產企業報表統計，2005年共生產30kW以下獨立運行的小型風力發電機組共33,253臺，比上年增長34.4%，其中200W、300W、500W機組共生產24,123臺，占全年總產量的72.5%；15個單位共出口小型風力發電機組5,884臺，比上年增長40.7%，創匯282.7萬美元，主要出口到菲律賓、越南等24個國家和地區。并且，由于汽油、柴油、煤油價格飛漲，且供應渠道不暢通，內陸、江湖、漁船、邊防哨所、部隊、氣象站和微波站等使用柴油發電機的用戶逐步改用風力發電機或風光互補發電系統。

4.3.2 小型風力發電機行業發展趨勢

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

2)由于廣大農民迫切希望不間斷用電，因此“風光互補發電系統”的推廣應用明顯加快，并向多臺組合式發展，成為今后一段時間的發展方向。

3)隨著國家《可再生能源法》及《可再生能源產業指導目錄》的制定，相繼還會有多種配套措施及稅收優惠扶植政策出臺，必將提高生產企業的生產積極性，促進產業發展。

4)目前我國尚有2.8萬個村、700萬戶、2,800萬人口沒有用上電，且分散居住在邊遠山區、農牧區、常規電網很難達到，有關專家分析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力發電或風光互補發電，滿足農牧民用電需要[11]。4.3.3濃縮風能型風力發電機

濃縮風能型風力發電機由內蒙古農業大學新能源技術研究所研制，已獲得中國實用新型專利（專利號：ZL94244155.9）。該型風電機組將稀薄的風能經濃縮風能裝置加速、整流和均勻化后驅動葉輪旋轉發電，從而提高了風能的能流密度，降低了自然風的湍流度，改善了風能的不穩定等弱點，提高了風能品位，降低了風電度電成本。該風力發電機具有的切入風速低、發電量大、噪音低、安全性高、壽命長、度電成本低等特點。濃縮風能型風力發電機可獨立運行、風光互補運行、多機聯網運行和并入低壓電網運行。現已研制開發的系列產品有200W、300W、600W、1kW、2kW等機組。濃縮風能型風力發電機經過中試后，可以向中、大型機組發展。這種新型風電技術在中國和世界的應用，將有效地提高風電系統的供電水平和質量，有效地利用低品位的風能，提高風電商品競爭力，具有重要的經濟益和生態環保效益[12]。結

論

在今后的20年內，國際上風力發電產業將是增長速度最快的產業，風力發電技術也將進入快速發展的黃金時期；在中國，并網型風力發電機組裝機容量增長速度將明顯加快，令世界矚目，離網型風力發電機組發展的地域廣、潛力大，裝機總容量最終將超過并網型風力發電機組。

田德，吉林松原人，1958年8月生。內蒙古農業大學教授，華北電力大學教授，博士生導師。1985年赴日本留學，1992年9月獲得日本明星大學電氣工程學博士學位。現任中國農業工程學會理事、中國太陽能學會理事、《太陽能學報》編委、全國“百千萬人才工程”第一、二層次人選。享受國務院政府特殊津貼。省級中青年突貢專家。省級優秀留學回國人員。主持完成的項目獲內蒙古自治區科技進步一等獎1項，已獲得中國實用新型專利1項。正申請國家發明專利3項。發表研究論文50余篇，多篇被EI收錄。主持完成和正在主持的科研項目有：3項國家自然科學基金資助項目、3項國際合作項目、1項國家“十一五”科技攻關項目、9項省部級項目、3項橫向項目。現從事離網型風力發電系統、并網型風力發電系統和可再生能源利用的研究。

[參考文獻] [1]賀德馨.2020年中國的科學和技術發展研究[J].科技和產業,2004,4(1):36.[2][法]D·勒古里雷斯(著),施鵬飛(譯).風力機的理論與設計[M].北京:機械工業出版社,1987:31~33.[3]葉杭冶.風力發電機組的控制技術[M].北京:機械工業出版社,2006:11~13.[4]陳云程,陳孝耀,朱成名,等.風力機設計與應用[M].上海:上海科學技術出版社,1990:1~11,48~51 [5]世界風能協會.2005年全球風能統計[J].中國風能，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年小型風力發電行業現狀與發展[J].中國風能,2006,(2):9～11 [12]田

德,王海寬，韓巧麗.濃縮風能型風力發電機的研究與進展[J].農業工程學報(增刊)，中國農業工程學會第七次全國會員代表大會暨學術年會論文集，2003,19:177～181.

第五篇：風力發電簡介（定稿）

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風力發電簡介

風能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視。其蘊量巨大，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。風很早就被人們利用--主要是通過風車來抽水、磨面等，而現在，人們感興趣的是如何利用風來發電。

風是一種潛力很大的新能源，人們也許還記得，十八世紀初，橫掃英法兩國的一次狂風力發電圖暴大風，吹毀了四百座風力磨坊、八百座房屋、一百座教堂、四百多條帆船，并有數千人受到傷害，二十五萬株大樹連根拔起。僅就拔樹一事而論，風[1]在數秒鐘內就發出了一千萬馬力(即750萬千瓦;一馬力等于0.75千瓦)的功率!有人估計過，地球上可用來發電的風力資源約有100億千瓦，幾乎是現在全世界水力發電量的10倍。目前全世界每年燃燒煤所獲得的能量，只有風力在一年內所提供能量的三分之一。因此，國內外都很重視利用風力來發電，開發新能源。

利用風力發電的嘗試，早在本世紀初就已經開始了。三十年代，丹麥、瑞典、蘇聯和美國應用航空工業的旋翼技術，成功地研制了一些小型風力發電裝置。這種小型風力發電機，廣泛在多風的海島和偏僻的鄉村使用，它所獲得的電力成本比小型內燃機的發電成本低得多。不過，當時的發電量較低，大都在5千瓦以下。

目前，據了解，國外已生產出15，40，45，100，225千瓦的風力發電機了。1978年1月，美國在新墨西哥州的克萊頓鎮建成的200千瓦風力發電機，其葉片直徑為38米，發電量足夠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行的風力發電裝置，其發電量則達2000千瓦，風車高57米，所發電量的75%送入電網，其余供給附近的一所學校用。

1979年上半年，美國在北卡羅來納州的藍嶺山，又建成了一座世界上最大的發電用的風車。這個風車有十層樓高，風車鋼葉片的直徑60米;葉片安裝在一個塔型建筑物上，因此風車可自由轉動并從任何一個方向獲得電力;風力時速在38公里以上時，發電能力也可達2000千瓦。由于這個丘陵地區的平均風力時速只有29公里，因此風車不能全部運動。據估計，即使全年只有一半時間運轉，它就能夠滿足北卡羅來納州七個縣1%到2%的用電需要。

風力發電如何利用風力來發電資料參考：