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風(fēng)力發(fā)電技術(shù)綜述摘要篇一

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(wàn)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(wàn)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(wàn)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(wàn)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(wàn)kw,。日本的風(fēng)電裝機(jī)容量46萬(wàn)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(wàn)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(lái)源：丹麥btm咨詢公司

歐洲發(fā)展風(fēng)電的動(dòng)力主要來(lái)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(guò)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(lái)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(wàn)kw,。2002年美國(guó)德州的風(fēng)電容量為118萬(wàn)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(wàn)kw,，并擬訂了110.4萬(wàn)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(guò)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(lái),，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(guò)10萬(wàn)kw,，到2001年底總裝機(jī)容量約40萬(wàn)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,。

風(fēng)力發(fā)電技術(shù)綜述摘要篇二

1.風(fēng)力發(fā)電機(jī)主機(jī)及風(fēng)葉：主要發(fā)電核心，通過(guò)風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)切割磁力線,，從而把旋轉(zhuǎn)動(dòng)能轉(zhuǎn)化成電能,。

2.控制器：通常風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電為不穩(wěn)定三相交流電，如果直接使用會(huì)造成用電器的損壞,，控制器的作用除了把風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的不穩(wěn)定三相電通過(guò)整流輸出可以給蓄電池充電的直流電，同時(shí)控制器也實(shí)時(shí)檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)與蓄電池的電壓,，避免風(fēng)力發(fā)電機(jī)在大風(fēng)時(shí)電壓過(guò)高導(dǎo)致?lián)p壞,，也防止蓄電池由于過(guò)充導(dǎo)致?lián)p壞。

3.蓄電池：儲(chǔ)存風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電力以便在需要時(shí)使用。

4.逆變器：把蓄電池里的直流電轉(zhuǎn)換成交流電供給交流負(fù)載使用,。（直流負(fù)載不需要逆變器,，可以直接接蓄電池使用）

5.塔架：幫助支撐及固定風(fēng)力發(fā)電機(jī)到地面或任何足夠牢固能安裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)的介質(zhì)。

6.太陽(yáng)能板（選配）：由于風(fēng)力資源屬于不穩(wěn)定的自然資源,，在部分地區(qū)單單依靠風(fēng)能發(fā)電不能完全滿足客戶的用電需求,。此時(shí)客戶可以按照需求結(jié)合太陽(yáng)能發(fā)電，把系統(tǒng)打造成風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng),，科學(xué)使用各種自然資源有效增加系統(tǒng)發(fā)電量,。

風(fēng)力發(fā)電技術(shù)綜述摘要篇三

風(fēng)力發(fā)電機(jī)原理

是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的動(dòng)力機(jī)械，又稱風(fēng)車,。廣義地說(shuō),，它是一種以太陽(yáng)為熱源，以大氣為工作介質(zhì)的熱能利用發(fā)動(dòng)機(jī),。風(fēng)力發(fā)電利用的是自然能源,。相對(duì)柴油發(fā)電要好的多。但是若應(yīng)急來(lái)用的話,，還是不如柴油發(fā)電機(jī),。風(fēng)力發(fā)電不可視為備用電源，但是卻可以長(zhǎng)期利用,。力發(fā)電的原理:是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn),，再透過(guò)增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來(lái)促使發(fā)電機(jī)發(fā)電,。

現(xiàn)狀:風(fēng)力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮,，風(fēng)力發(fā)電在芬蘭、丹麥等國(guó)家很流行,；我國(guó)風(fēng)能資源十分豐富,，我國(guó)也在西部地區(qū)大力提倡,管理滯后影響風(fēng)電“進(jìn)步”首先，我國(guó)對(duì)風(fēng)能資源的普查,、評(píng)價(jià),、規(guī)劃管理嚴(yán)重滯后，資源分散,，缺少整合,，沒有形成全國(guó)統(tǒng)一的國(guó)家級(jí)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)研機(jī)機(jī)構(gòu)，缺少對(duì)產(chǎn)業(yè)資源的集中和整合,。

其次,，單位kw造價(jià)高，火電平均4500元/kw,，風(fēng)電平均每8000~9000元/kw,，平均造價(jià)高于火電,。火電平均電價(jià)0.36元/千瓦時(shí),，風(fēng)電平均電價(jià)為0.56元/千瓦時(shí),，在我國(guó)南方地區(qū)電價(jià),，還要略高于北方地區(qū)。影響電網(wǎng)并網(wǎng)發(fā)電的積極性,。第三，目前市場(chǎng)和產(chǎn)業(yè)化基本上沒有形成,，風(fēng)電機(jī)組和系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)、設(shè)備性能,、效率以及技術(shù)工藝水平與歐洲相比存在很大差距,。國(guó)產(chǎn)風(fēng)電關(guān)鍵部件，如液壓系統(tǒng),、聯(lián)合器、電控等可靠性差,，技術(shù)不夠成熟,。

改善“環(huán)境”加快風(fēng)電步伐

前景:它的優(yōu)勢(shì)不需要燃料,、不占耕地,、沒有污染，運(yùn)行成本低,。,；風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景非常廣闊,，為風(fēng)力發(fā)電沒有燃料問(wèn)題,，也不會(huì)產(chǎn)生輻射或空氣污染,。

我國(guó)風(fēng)能資源十分豐富，它是一種干凈的可再生能源；風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景非常廣闊,，優(yōu)缺點(diǎn):它的優(yōu)勢(shì)不需要燃料、不占耕地,、沒有污染，運(yùn)行成本低,我國(guó)風(fēng)力資源豐富,缺點(diǎn),效率低,造價(jià)昂貴,技術(shù)有待改進(jìn),管理不夠完善

風(fēng)力發(fā)電的原理,，是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過(guò)增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升,，來(lái)促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。依據(jù)目前的風(fēng)車技術(shù),，大約是每秒三公尺的微風(fēng)速度（微風(fēng)的程度），便可以開始發(fā)電,。風(fēng)力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮，因?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電沒有燃料問(wèn)題,，也不會(huì)產(chǎn)生輻射或空氣污染。風(fēng)力發(fā)電在芬蘭,、丹麥等國(guó)家很流行,；我國(guó)也在西部地區(qū)大力提倡。小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)效率很高,，但它不是只由一個(gè)發(fā)電機(jī)頭組成的，而是一個(gè)有一定科技含量的小系統(tǒng)：風(fēng)力發(fā)電機(jī)＋充電器＋數(shù)字逆變器,。風(fēng)力發(fā)電機(jī)由機(jī)頭,、轉(zhuǎn)體,、尾翼、葉片組成,。每一部分都很重要,，各部分功能為：葉片用來(lái)接受風(fēng)力并通過(guò)機(jī)頭轉(zhuǎn)為電能,；尾翼使葉片始終對(duì)著來(lái)風(fēng)的方向從而獲得最大的風(fēng)能,；轉(zhuǎn)體能使機(jī)頭靈活地轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)尾翼調(diào)整方向的功能,；

機(jī)頭的轉(zhuǎn)子是永磁體，定子繞組切割磁力線產(chǎn)生電能,。風(fēng)力發(fā)電機(jī)因風(fēng)量不穩(wěn)定,，故其輸出的是13～25v變化的交流電，須經(jīng)充電器整流,，再對(duì)蓄電瓶充電,，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能變成化學(xué)能。然后用有保護(hù)電路的逆變電源,，把電瓶里的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成交流220v市電,，才能保證穩(wěn)定使用。機(jī)械連接與功率傳遞水平軸風(fēng)機(jī)槳葉通過(guò)齒輪箱及其高速軸與萬(wàn)能彈性聯(lián)軸節(jié)相連,將轉(zhuǎn)矩傳遞到發(fā)電機(jī)的傳動(dòng)軸,此聯(lián)軸節(jié)應(yīng)按具有很好的吸收阻尼和震動(dòng)的特性,，表現(xiàn)為吸收適量的徑向,、軸向和一定角度的偏移,，并且聯(lián)軸器可阻止機(jī)械裝置的過(guò)載,。另一種為直驅(qū)型風(fēng)機(jī)槳葉不通過(guò)齒輪箱直接與電機(jī)相連風(fēng)機(jī)電機(jī)類型

風(fēng)力發(fā)電技術(shù)綜述摘要篇四

風(fēng)力發(fā)電

風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源,，越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視,。風(fēng)很早就被人們利用--主要是通過(guò)風(fēng)車來(lái)抽水,、磨面等,，而現(xiàn)在,，人們感興趣的是如何利用風(fēng)來(lái)發(fā)電,。風(fēng)是一種潛力很大的新能源，十八世紀(jì)初風(fēng)力發(fā)電圖,，橫掃英法兩國(guó)的一次狂暴大風(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(wàn)株大樹連根拔起。人估計(jì)過(guò),，地球上可用來(lái)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(lái)發(fā)電,，開發(fā)新能源,。利用風(fēng)力發(fā)電的嘗試，早在二十世紀(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(guò),，當(dāng)時(shí)的發(fā)電量較低,，大都在5千瓦以下

風(fēng)力發(fā)電所需要的裝置,，稱作風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。這種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,，大體上可分風(fēng)輪(包括尾舵),、發(fā)電機(jī)和鐵塔三部分。

優(yōu)點(diǎn)

1,、清潔,，環(huán)境效益好；

2,、可再生,，永不枯竭；

3,、基建周期短,；

4、裝機(jī)規(guī)模靈活,。

缺點(diǎn)

1,、噪聲，視覺污染,；

2,、占用大片土地,；

3、不穩(wěn)定，不可控,；

4,、目前成本仍然很高,。

5,、影響鳥類。

風(fēng)力發(fā)電技術(shù)綜述摘要篇五

風(fēng)力發(fā)電技術(shù)綜述

摘要：風(fēng)能是目前全球發(fā)展最快的可再生綠色能源,，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的關(guān)鍵系統(tǒng),，它直接關(guān)系到風(fēng)力發(fā)電的性能與效率。它主要對(duì)風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀和前景,、風(fēng)電系統(tǒng)的控制技術(shù),、風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其風(fēng)電系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電中的關(guān)鍵技術(shù)作了簡(jiǎn)單的介紹。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電,；控制技術(shù),；并網(wǎng)技術(shù)；低電壓穿越

引言

在全球生態(tài)環(huán)境惡化和化石能源逐漸枯竭的雙重壓力下,，對(duì)新能源的研究和利用已成為全球各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn),。風(fēng)能作為一種可再生的清潔能源，受世界各國(guó)的重視程度越來(lái)越高，也越來(lái)越多的被應(yīng)用到風(fēng)力發(fā)電中,。除水力發(fā)電技術(shù)外,，風(fēng)力發(fā)電是新能源發(fā)電技術(shù)中最成熟、最具大規(guī)模開發(fā)和最有商業(yè)化發(fā)展前景的發(fā)電方式,。由于它可以在改善生態(tài)環(huán)境,、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展等方面有非常突出的作用,，目前世界各國(guó)都在大力發(fā)展和研究風(fēng)力發(fā)電及其相關(guān)技術(shù),。

1.國(guó)內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀和前景

1.1 國(guó)外風(fēng)力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀世紀(jì)80 ～90 年代，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)得到了飛速的發(fā)展并且逐漸成熟,。風(fēng)力發(fā)電憑借它自身的優(yōu)點(diǎn),，已經(jīng)延伸到了電網(wǎng)難以達(dá)到的地方，給他們帶來(lái)了很多方便,。據(jù)全球風(fēng)能理事會(huì)(gwec)發(fā)布的全球風(fēng)電市場(chǎng)裝機(jī)數(shù)據(jù)顯示，全球風(fēng)電產(chǎn)業(yè) 2011 年新增風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)四萬(wàn)一千兆瓦。這一新增容量使全球累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)達(dá)到二十三萬(wàn)八千兆瓦,。這一數(shù)據(jù)表明全球累計(jì)裝機(jī)實(shí)現(xiàn)了兩成多的年增長(zhǎng),，新增裝機(jī)增長(zhǎng)達(dá)到6%,。到目前為止,，全球七十多個(gè)國(guó)家有商業(yè)運(yùn)營(yíng)的風(fēng)電裝機(jī)，其中二十二個(gè)國(guó)家的裝機(jī)容量超過(guò) 1gw,。據(jù)估計(jì)到 2030 年，歐洲風(fēng)電裝機(jī)可達(dá)三百億瓦,，可滿足歐洲百分之二十的電力需求,。

1.2國(guó)內(nèi)風(fēng)力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)風(fēng)力資源儲(chǔ)量豐富，分布廣泛,。陸上可開發(fā)的儲(chǔ)量為2.53億kw,，海上可開發(fā)的儲(chǔ)量為7.5億kw,?！按笠?guī)模,、高集中開發(fā),，遠(yuǎn)距離和高電壓輸送”是我國(guó)風(fēng)電發(fā)展的重要特征。近年來(lái),，我國(guó)風(fēng)電發(fā)展迅猛,，2006～2010 年風(fēng)電總裝機(jī)容量從260萬(wàn)kw增長(zhǎng)到4 182.7萬(wàn)kw,，2010年新增風(fēng)電裝機(jī)1 600萬(wàn)kw，累計(jì)裝機(jī)容量和新增裝機(jī)容量均居世界第一,。預(yù)計(jì)2020年我國(guó)風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)可以達(dá)到2.3億kw,。這意味著未來(lái)十年中，風(fēng)電總裝機(jī)容量

平均每年需新增1 800萬(wàn)kw,。預(yù)計(jì)每年需新增機(jī)組及其配套變流器約9 000臺(tái),。

2.風(fēng)電系統(tǒng)的控制技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行方式有三種：獨(dú)立型,、并網(wǎng)型和聯(lián)合型。并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)由風(fēng)力機(jī)控制器,、風(fēng)力機(jī)、傳動(dòng)裝置、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器,、發(fā)動(dòng)機(jī)、變頻器和變壓器等組成,。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括風(fēng)力機(jī)、發(fā)電機(jī),、變速傳動(dòng)裝置及相應(yīng)的控制器等,，用來(lái)實(shí)現(xiàn)風(fēng)能與電能的能量轉(zhuǎn)換,。風(fēng)力發(fā)電的關(guān)鍵問(wèn)題是風(fēng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)的功率和速度控制。

風(fēng)電機(jī)組中將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置是風(fēng)力機(jī),，它由風(fēng)輪、迎風(fēng)裝置和塔架等組成,。按結(jié)構(gòu)不同,，風(fēng)力機(jī)可分為水平軸式和立軸式兩種,；按功率調(diào)節(jié)方式不同，風(fēng)力機(jī)可分為定槳距失速,、變槳距和主動(dòng)失速 3 種,。

風(fēng)電機(jī)組中的發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，發(fā)電機(jī)在并入電網(wǎng)時(shí)必須輸出恒定頻率(一般為 50 hz)的電能,。按照發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的不同,，發(fā)電機(jī)可分為恒速和變速兩類，其中變速需要通過(guò)變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn),。變頻器采用電力電子變流技術(shù)和控制技術(shù),，將發(fā)電機(jī)發(fā)出的頻率變化交流電轉(zhuǎn)換為與電網(wǎng)頻率相同、能與電網(wǎng)柔性連接的交流電,，并且能實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能跟蹤控制,。按照拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不同，變頻器可分為交-交型,、交-直-交型和矩陣型三種,；按照變頻器容量的不同可將變頻器分為部分容量和全部容量(全額)兩種。

變速傳動(dòng)裝置可將風(fēng)輪的低轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)的較高轉(zhuǎn)速,，按傳動(dòng)鏈類型將其分為齒輪箱驅(qū)動(dòng)和直接驅(qū)動(dòng)兩種,，其中前者包括單級(jí)和多級(jí)兩種齒輪箱驅(qū)動(dòng)。

3.風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其風(fēng)電系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)恒速或變速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)有許多種方案,，所選發(fā)電機(jī)的類型主要取決于風(fēng)電系統(tǒng)的形式,。

傳統(tǒng)的恒速/變速風(fēng)電系統(tǒng)共有四種：基于scig 的恒速風(fēng)電系統(tǒng)[1]、基于wrig 的受限變速風(fēng)電系統(tǒng)[2],、基于esc-scig 的變速風(fēng)電系統(tǒng)[3]和基于mmg 的變速風(fēng)電系統(tǒng)[4],。

現(xiàn)代風(fēng)電系統(tǒng)一般采用變速恒頻技術(shù)，這種技術(shù)通過(guò)變流裝置或改造發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)代變速恒頻風(fēng)電系統(tǒng)共有六種：基于scig 的風(fēng)電系統(tǒng)[5],、基于dfig 的風(fēng)電系統(tǒng)[6]、基于直驅(qū)式eesg 的風(fēng)電系統(tǒng)[7],、基于直驅(qū)式pmsg 的風(fēng)電系統(tǒng)[8],、基于半直驅(qū)pmsg 的風(fēng)電系統(tǒng)[9]和基于pmbdcg 的風(fēng)電系統(tǒng)[10]。

近年來(lái),，一些具有商業(yè)化潛力的新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)不斷涌現(xiàn),。新型變速恒頻風(fēng)電系統(tǒng)主要有以下八種：基于 srg 的風(fēng)電系統(tǒng)[11]、基于 bdfig 的風(fēng)電系統(tǒng)[12],、基于cpg 的風(fēng)電系統(tǒng)[13],、基于hvg 的風(fēng)電系統(tǒng)[14]、基于dwig 的風(fēng)電系統(tǒng)[15],、基于

tfpmg 的風(fēng)電系統(tǒng)[16],、基于dspmg 的風(fēng)電系統(tǒng)[17]和基于evt 的風(fēng)電系統(tǒng)[18],。

4.風(fēng)力發(fā)電中的關(guān)鍵技術(shù)

4.1并網(wǎng)技術(shù)的研究和最大風(fēng)能的捕獲

并網(wǎng)技術(shù)是通過(guò)對(duì)全功率電力變換器的控制算法來(lái)實(shí)現(xiàn)控制目的。并網(wǎng)控制方面,，文獻(xiàn)

[19]提出了直流側(cè)并網(wǎng)的新方法,。在直流電容與 dc/ac 之間安裝并網(wǎng)開關(guān)。并網(wǎng)前并網(wǎng)開關(guān)斷開,，dc/ac 通過(guò)限流電阻對(duì)電容進(jìn)行充電,，此時(shí)發(fā)電機(jī)在風(fēng)力機(jī)的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)速?gòu)?0 上升。當(dāng)電容充電達(dá)到交流電網(wǎng)線電壓幅值時(shí)閉合并網(wǎng)開關(guān),，同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng),。正常情況下，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)牡偷礁咧饾u上升,，并在某一轉(zhuǎn)速下并入電網(wǎng),。當(dāng)由于某種原因，發(fā)電機(jī)在高轉(zhuǎn)速下脫網(wǎng)需要重新并網(wǎng),，由于此時(shí)電容已經(jīng)充電且直流母線電壓高于網(wǎng)側(cè)交流線電壓幅值,，因此只要將并網(wǎng)開關(guān)閉合就可實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。

直驅(qū)式永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)經(jīng)電力電子變換器并入電網(wǎng)以后的控制目標(biāo)是風(fēng)速小于額定風(fēng)速時(shí)實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲,，風(fēng)速超過(guò)額定風(fēng)速時(shí)使系統(tǒng)以額定功率輸出[20],。

最大風(fēng)能捕獲的目的就是通過(guò)適當(dāng)?shù)目刂疲癸L(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速變化,，始終沿著最佳功率曲線運(yùn)行,，從而使風(fēng)能轉(zhuǎn)化最大化。最大風(fēng)能追蹤可以有變槳距調(diào)節(jié),，也可以通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)功率來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速以保持最佳葉尖速比實(shí)現(xiàn),。出于可行性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性的考慮,，當(dāng)前使用的主要是通過(guò)控制發(fā)電機(jī)輸出功率以調(diào)節(jié)其電磁功率,，進(jìn)而調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速。

具體實(shí)現(xiàn)時(shí),，在發(fā)電機(jī)有功和無(wú)功功率解耦控制的基礎(chǔ)上,，根據(jù)有功功率給定的提取方法的不同，又有有速度傳感器和無(wú)速度傳感器的控制方法之分,。有速度傳感器的控制方法是根據(jù)風(fēng)力機(jī)最佳功率曲線和風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)計(jì)算發(fā)電機(jī)輸出功率給定,。而無(wú)速度傳感器的控制方法又有擾動(dòng)法[21,22,23]、參數(shù)估計(jì)法,、查表法和人工在智能法幾類,。

4.2低電壓穿越的研究

電網(wǎng)電壓跌落時(shí)，由于受變流器通流能力的限制，網(wǎng)側(cè)逆變器注入電網(wǎng)功率減小,。而此刻機(jī)側(cè)整流器的功率并沒有改變,，造成直流側(cè)的過(guò)電壓。如果維持直流側(cè)電壓穩(wěn)定,，則必然造成逆變器過(guò)電流。過(guò)電壓和過(guò)電流都將導(dǎo)致電力電子器件的損壞,，為了保護(hù)變流器不被損壞,，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組將在電壓跌落時(shí)退出運(yùn)行。電網(wǎng)穿透率小時(shí),，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在電壓跌落時(shí)退出運(yùn)行還是可以接受的,。

然而，隨著風(fēng)力發(fā)電規(guī)模的不斷擴(kuò)大,，若風(fēng)電機(jī)組在電壓跌落時(shí)仍然采取被動(dòng)保護(hù)式脫網(wǎng),，則會(huì)增加整個(gè)系統(tǒng)的恢復(fù)難度，甚至使故障更加嚴(yán)重,，最終導(dǎo)致系統(tǒng)其他機(jī)組全部解列,。目前在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展領(lǐng)先的一些國(guó)家，如丹麥,、德國(guó)等已相繼制定了新的電網(wǎng)運(yùn)

行準(zhǔn)則, 定量給出了風(fēng)電系統(tǒng)離網(wǎng)的條件（如最低電壓跌落深度和跌落持續(xù)時(shí)間）,，只有當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落低于規(guī)定曲線以后才允許風(fēng)力機(jī)脫網(wǎng)，當(dāng)電壓在凹陷部分時(shí),發(fā)電機(jī)應(yīng)提供無(wú)功功率,。這就要求風(fēng)電系統(tǒng)具有較強(qiáng)的低電壓穿越能力,，能方便地為電網(wǎng)提供無(wú)功支持。因此必須研究低電壓穿越的措施,，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電壓跌落時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)不脫網(wǎng)運(yùn)行,。

文獻(xiàn)[24]通過(guò)在逆變器交流側(cè)加裝無(wú)功補(bǔ)償裝置和低通濾波器來(lái)應(yīng)對(duì)電網(wǎng)電壓不對(duì)稱跌落對(duì)系統(tǒng)所造成的影響，使逆變器只能感受到電網(wǎng)的正序電壓,，保持其對(duì)稱工作狀態(tài),，從而實(shí)現(xiàn)低電壓穿越；文獻(xiàn)[25-28]通過(guò)直流側(cè)加卸荷負(fù)載以消除電壓跌落時(shí)直流側(cè)的功率擁堵,，避免直流側(cè)的過(guò)電壓和逆變器的過(guò)電流,，實(shí)現(xiàn)低電壓穿越。這些方法都要增加專門的元件,，降低了系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性,，使控制變得復(fù)雜。

結(jié)論

風(fēng)電作為我國(guó)今后大力重點(diǎn)發(fā)展的 3 類新能源之一,，在今后將具有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景,，風(fēng)力發(fā)電在擺脫對(duì)化石能源的過(guò)度依賴、緩解中國(guó)能源緊缺、改善生態(tài)環(huán)境和擴(kuò)大社會(huì)效益等方面將做出較大的貢獻(xiàn),。本文對(duì)風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展?fàn)顩r,，如傳統(tǒng)的恒速/變速風(fēng)電系統(tǒng)、現(xiàn)代變速恒頻風(fēng)電系統(tǒng)和新型變速恒頻風(fēng)電系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹,。隨著風(fēng)電技術(shù)的不斷變革以及機(jī)組制造工藝的持續(xù)改進(jìn),，將來(lái)風(fēng)力發(fā)電的競(jìng)爭(zhēng)力必定逐漸提升，其發(fā)展前景廣闊,。

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