风力发电控制系统发展现状及展望[精选多篇]

第一篇：风力发电控制系统发展现状及展望

风力发电控制系统发展现状及展望

关键词:风机控制系统 发展现状

我国的风电产业在最近几年得到了快速发展，已经成为世界风电大国。在风机主要部件已基本实现国内配套的情况之下，控制系统自主配套能力仍然较弱，仍是风电设备制造业中最薄弱的环节，本文对造成这一现象的原因进行了分析，提出了控制系统下一步还要解决的主要技术问题。

我国风电行业目前的形势

2005年以来，我国风电装机以年均100%的速度快速发展，到2008年底，我国风电总装机容量达到了1215万千瓦，占世界风电总装机容量的10%左右，这是一个相当惊人的增长。目前，从装机容量来看，我国已成为亚洲第一、世界第四、风电装机容量超千万千瓦的风电大国。排在前三位的依次是美国、德国和西班牙，其装机容量分别为2517万、2390万和1675万千瓦。

需求的快速增长也带动了我国风电设备制造业的快速发展。2004年，我国风机整机制造企业仅6家，目前明确进入风机整机制造的企业已超过70家，另外还有一些公司正在开展进入风机整机制造的前期准备工作，呈现出“你未唱罢我登场，百家风企竞风流”这样一个喜忧参半的格局。喜的是经过这些年的发展，内资和合资企业的生产规模不断扩大、技术能力不断增强、市场占有率上升很快。2004年，内（合）资企业和外资企业占当年风电新增装机的比例分别为25%和75%，而到2008年这一比例正好颠倒了过来，内（合）资企业已经在风电市场上占据绝对主导地位。至于这些整机制造厂家带动的零部件生产企业究竟有多少，更是一个无法准确统计的数字。这些风机整机制造企业及零部件企业的发展壮大，有力地促进了我国风电制造业技术水平和生产规模的提高。忧的是这70余家风机企业的技术水平、生产规模、服务能力参差不齐，真正形成规模、比较有竞争能力的还只有寥寥几家，大多数企业对于未来面临的巨大风险都估计不足，这是我国目前风电设备制造业存在的一个突出问题。从未来的发展形势来看，风电产业至少将有十多年的黄金发展期。从世界范围来看，美国、德国等工业发达国家为解决能源短缺和环境污染问题，都将大规模发展风力发电作为主要解决方案。在我国，情况也是如此。2008年底，1215万千瓦的风电装机容量占我国电力总装机容量的比例还仅为1.5%，预计到2020年这一比例将达到10%左右，即到2020年风电装机容量将达到1.4亿千瓦这样的水平，这是十分可观的数字。这表明，从宏观形势来看，风电

行业大发展的高潮确实已经到来。

风机控制系统的发展现状

风机的控制系统是风机的重要组成部分，它承担着风机监控、自动调节、实现最大风能捕获以及保证良好的电网兼容性等重要任务，它主要由监控系统、主控系统、变桨控制系统以及变频系统（变频器）几部分组成。各部分的主要功能如下：

监控系统（SCADA）：监控系统实现对全风场风机状况的监视与启、停操作，它包括大型监控软件及完善的通讯网络。

主控系统：主控系统是风机控制系统的主体，它实现自动启动、自动调向、自动调速、自动并网、自动解列、故障自动停机、自动电缆解绕及自动记录与监控等重要控制、保护功能。它对外的三个主要接口系统就是监控系统、变桨控制系统以及变频系统（变频器），它与监控系统接口完成风机实时数据及统计数据的交换，与变桨控制系统接口完成对叶片的控制，实现最大风能捕获以及恒速运行，与变频系统（变频器）接口实现对有功功率以及无功功率的自动调节。

变桨控制系统：与主控系统配合，通过对叶片节距角的控制，实现最大风能捕获以及恒速运行，提高了风力发电机组的运行灵活性。目前来看，变桨控制系统的叶片驱动有液压和电气两种方式，电气驱动方式中又有采用交流电机和直流电机两种不同方案。究竟采用何种方式主要取决于制造厂家多年来形成的技术路线及传统。

变频系统（变频）器：与主控制系统接口，和发电机、电网连接，直接承担着保证供电品质、提高功率因素，满足电网兼容性标准等重要作用。

从我国目前的情况来看，风机控制系统的上述各个组成部分的自主配套规模还相当不如人意，到目前为止对国外品牌的依赖仍然较大，仍是风电设备制造业中最薄弱的环节。而风机其它部件，包括叶片、齿轮箱、发电机、轴承等核心部件已基本实现国产化配套（尽管质量水平及运行状况还不能令人满意），之所以如此，原因主要有：

（1）我国在这一技术领域的起步较晚，尤其是对兆瓦级以上大功率机组变速恒频控制技术的研究，更是最近几年的事情，这比风机技术先进国家要落后二十年时间。前已述及，我国风电制造产业是从2005年开始的最近四年才得到快速发展的，国内主要风机制造厂家为了快速抢占市场，都致力于扩大生产规模，无力对控制系统这样的技术含量较高的产品进行自主开发，因此多直接从MITA、Windtec等国外公司采购产品或引进技术。

（2）就风机控制系统本身的要求来看，确有它的特殊性和复杂性。从硬件来讲，风机控制系统随风机一起安装在接近自然的环境中，工作有较大振动、大范围的温度变化、强电

磁干扰这样的复杂条件下，因此其硬件要求比一般系统要高得多。从软件来讲，风机要实现完全的自动控制，必须有一套与之相适应的完善的控制软件。主控系统、变桨系统和变频器需要协同工作才能实现在较低风速下的最大风能捕获、在中等风速下的定转速以及在较大风速下的恒频、恒功运行，这需要在这几大部件中有一套先进、复杂的控制算法。国内企业要完全自主掌握确实需要一定时间。

（3）风机控制系统是与风机特性高度结合的系统，包括主控、变桨和变频器在内的控制软件不仅算法复杂，而且其各项参数的设定与风机本身联系紧密，风机控制系统的任务不仅仅是实现对风机的高度自动化监控以及向电网供电，而且还必须通过合适的控制实现风能捕获的最大化和载荷的最小化，一般的自动化企业即使能研制出样机，也很难得到验证，推广就更加困难。而中小规模的风机制造商又无力进行这样的开发。

即便如此，国内企业通过这几年的努力，已经在控制系统主要部件的开发上取得了积极进展，已基本形成了自主的技术开发能力，所欠缺的主要是产品的大规模投运业绩以及技术和经验积累。比如，作为风机控制系统中技术含量最高的主控系统和变频器，国内企业在自主开发上已取得重要进展。东方自控经过几年的努力，已成功开发出DWS5000风机控制系统，并已完成各种测试及风机运行验证，实现了规模化生产，基本形成了自主开发能力。科诺伟业也研制出了兆瓦级机组的控制系统。在变频器方面，东方自控、合肥阳光、清能华福、科诺伟业等一批企业也异军突起，开发出了大功率双馈及直驱机型的变频器，产品已有小批量在风场投运，呈献出可喜的发展势头。

随着国内企业所开发风机容量越来越大，风机控制技术必须不断发展才能满足这一要求，如叶片的驱动和控制技术、如更大容量的变频器开发，都是必须不断解决的新的课题，这里不进行详细阐述。当前，由于风力发电机组在我国电网中所占比例越来越大，风力发电方式的电网兼容性较差的问题也逐渐暴露出来，同时用户对不同风场、不同型号风机之间的联网要求也越来越高，这也对风机控制系统提出了新的任务。

（1）采用统一和开放的协议以实现不同风场、不同厂家和型号的风机之间的方便互联。目前，风机投资用户和电网调度中心对广布于不同地域的风场之间的联网要求越来越迫切，虽然各个风机制造厂家都提供了一定的手段实现风机互连，但是由于采用的方案不同，不同厂家的风机进行互联时还是会有很多问题存在，实施起来难度较大。因此，实现不同风机之间的方便互联是一个亟待解决的重要课题。

（2）需要进一步提高低电压穿越运行能力（LVRT）。风力发电机组，尤其是双馈型风机，抵抗电网电压跌落的能力本身较差。当发生电网电压跌落时，从前的做法是让风机从电

网切出。当风机在电网中所占比例较小时，这种做法对电网的影响还可以忽略不计。但是，随着在网运行风机的数量越来越大，尤其是在风力发电集中的地区，如国家规划建设的六个千万千瓦风电基地，这种做法会对电网造成严重影响，甚至可能进一步扩大事故。欧洲很多国家，如德国、西班牙、丹麦等国家，早就出台了相关标准，要求在这种情况下风机能保持在网运行以支撑电网。风机具有的这种能力称为低电压穿越运行能力（LVRT），有的国家甚至要求当电网电压跌落至零时还能保持在网运行。我国也于今年8月由国家电网公司出台了《风电场接入电网技术规定》，其中规定了我国自己的低电压穿越技术要求，明确要求风电机组在并网点电压跌落至20%额定电压时能够保持并网运行625ms、当跌落发生3s内能够恢复到额定电压的90%时，风电机组保持并网运行的低电压穿越运行要求。应该说，这还只是一个初步的、相对较低的运行要求。在今后可能还会出台更为严格的上网限制措施。这些要求的实现，主要靠控制系统中变频器算法及结构的改善，当然和主控和变桨系统也有密切联系。

（3）实现在功率预估条件下的风电场有功及无功功率自动控制。目前，风电机组都是运行在不调节的方式，也就是说，有多少风、发多少电，这在风电所占比例较小的情况下也没有多大问题。但是，随着风电上网电量的大幅度增加，在用电低谷段往往是风机出力最大的时段，造成电网调峰异常困难，电网频率、电压均易出现较大波动。当前，电网对这一问题已相当重视，要求开展建设风电场功率预测系统和风电出力自动控制系统，实现在功率预测基础上的有功功率和无功功率控制能力。事际上，这个系统的建设不是一件容易的事情，涉及到很多方面的技术问题。但是，无论如何说，序幕已经拉开。

发展展望

从上面的叙述中可以看出，控制系统作为风电机组中最关键的核心零部件，目前仍是国内风电设备制造业中最薄弱的环节，也是国内目前唯一没有实现批量国产化的部件，其主要原因在第二部分中已经分析过。但是，我们也看到，以东方自控为代表的国内一些企业，已经在包括变频器在内的控制系统的自主研发方面迈出了重要的步伐，取得了很多成果。因此，预计再经过两到三年时间，将可实现风机控制系统的全面国产化配套，并具备如海上风机等更大型风电机组控制系统的自主研发能力，这样，风机国产化的最后一个瓶颈也将被突破。同时，借此一角，也呼吁国内的风机用户树立对国产控制系统的使用信心，支持国产化事业的发展。同时，国内企业在服务支持及备件供应方面毕竟有较大的优势，从长远来看，一定会给风电企业带来良好的回报。

第二篇：风力发电控制系统十一

风力发电机控制系统

（十一）并网后需要关注的主要问题

电能质量

根据国家标准，对电能质量的要求有五个方面：电网高次谐波、电压闪变与电压波动、三相电压及电流不平衡、电压偏差、频率偏差。风电机组对电网产生影响的主要有高次谐波和电压闪变与电压波动。电压闪变

风力发电机组大多采用软并网方式，但是在启动时仍然会产生较大的冲击电流。当风速超过切出风速时，风机会从额定出力状态自动退出运行。如果整个风电场所有风机几乎同时动作，这种冲击对配电网的影响十分明显。容易造成电压闪变与电压波动。

谐波污染

风电给系统带来谐波的途径主要有两种。一种是风机本身配备的电力电子装置可能带来谐波问题。对于直接和电网相连的恒速风机，软启动阶段要通过电力电子装置与电网相连，因此会产生一定的谐波，不过过程很短。对于变速风机是通过整流和逆变装置接入系统，如果电力电于装置的切换频率恰好在产生谐波的范围内，则会产生很严重的谐波问题，不过随着电力电子器件的不断改进，这个问题也在逐步得到解决。另一种是风机的并联补偿电容器可能和线路电抗发生谐振，在实际运行中，曾经观测到在风电场出口变压器的低压侧产生大量谐波的现象。当然与闪变问题相比，风电并网带来的谐波问题不是很严重。

电网稳定性

在风电的领域，经常遇到的一个的难题是：薄弱的电网短路容量、电网电压的波动和风力发电机的频繁掉线。尤其是越来越多的大型风电机组并网后，对电网的影响更大。在过去的20年间，风电场的主要特点是采用感应发电机，装机规模较小，与配电网直接相连，对系统的影响主要表现为电能质量。随着电力电子技术的发展，大量新型大容量风力发电机组开始投入运行，风电场装机达到可以和常规机组相比的规模，直接接入输电网，与风电场并网有关的电压、无功控制、有功调度、静态稳定和动态稳定等问题越来越突出。这需要对电力系统的稳定性进行计算、评估。要根据电网结构，负荷情况，决定最大的发电量和系统在发生故障时的稳定性。国内外对电网稳定性都非常重视，开展了不少关于风电并网运行与控制技术方面的研究。

风电场大多采用感应发电机，需要系统提供无功支持，否则有可能导致小型电网的电压失稳。采用异步发电机，除非采取必要的预防措施，如动态无功补偿、否则会造成线损增加，送电距离远的末端用户电压降低。电网稳定性降低，在发生三相接地故障，都将导致全网的电压崩溃。由于大型电网具有足够的备用容量和调节能力，一般不必考虑风电进入引起频率稳定性问题。但是对于孤立运行的小型电网，风电带来的频率偏移和稳定性问题是不容忽视的。

由于变频技术的发展，我们可以利用交-直-交的变频调节装置的控制功能很容易地根据电网采集到的线路电压波动的情况、功率因数的状况等、和电网的要求，来调节和控制变频装置的频率、相位角和幅值使之达到调节电网的功率因数，为弱电网提供无功能量的要求。

发电计划与调度

传统的发电计划基于电源的可靠性以及负荷的可预测性，以这两点为基础，发电计划的制定和实施有了可靠的保证。但是，如果系统内含有风电场，因为风电场出力的预测水平还达不到工程实用的程度，发电计划的制定变得困难起来。如果把风电场看做负的负荷，不具有可预测性；如果把它看做电源，可靠性没有保证。正因为如此，有必要对含风电场电力系统的运行计划进行研究。风力发电并网以后，如果电力系统的运行方式不相应地做出调整和优化，系统的动态响应能力将不足以跟踪风电功率的大幅度、高频率的波动，系统的电能质量和动态稳定性将受到显著影响，这些因素反过来会限制系统准入的风电功率水平，因此有必要对电力系统传统的运行方式和控制手段做出适当的改进和调整，研究随机的发电计划算法，以便

正确考虑风电的随机性和间歇性特性。

第三篇：风力发电研究现状及发展趋势

风力发电研究现状及发展趋势

摘要：本文首先针对风力发电与其他能源的优势进行对比；接着阐述我国风力发电产业的研究现状；再对我国未来风力发电发展趋势进行了分析。

关键词：风力发电；可再生能源；现状；趋势

The Status and Development Trend of Chinese Wind

Power Abstract: The wind power generation and the Other forms of energy are compared;The status of wind power in China are introduced;Our future wind power status are analyzed.Key words: wind power;renewable energy;present situation;status

引言

风能是由地球表面大量空气流动所产生的动能。由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同从而引起各地气压的差异，在水平方向高压空气向低压地区流动，即形成风。风能资源决定于风能密度和可利用的风能年累积小时数。风能密度是单位迎风面积可获得的风的功率，与风速的三次方和空气密度成正比关系。

随着世界经济规模的不断增大，世界能源消费量持续增长。能源危机的阴影正日益困扰着人类的生产和生活，世界上越来越多的国家也认识到，一个能够持续发展的社会应该是一个既能满足社会的需要，而又不危及子孙后代前途的社会

[1]。节约能源，提高能源利用效率，尽可能多地利用洁净能源替代高含碳量的矿物燃料，已成为世界利用能源的主题。近年来，人们已经逐渐认识到风力发电在减轻环境污染、调整电网中的能源结构、解决偏远地区居民用电问题等方面的突出作用，无论从调整电网结构，还是从商业化方面都促使人们开始重视发展风力发电[2]。

1风力发电与其他能源相比较有以下几方面的优势

1.1全球拥有丰富的风能资源

风的产生式由于地球表面上的大气受到太阳辐射引起部分空气的流动，是太阳能的一种转化形式，风能是地球与生俱来的资源。世界拥有巨大的风能资源。据估计，世界风能资源高达每53万亿千瓦时，预计到 2020年全球电力需求会上升至年25578万亿千瓦时, 也就是说全球风能资源是世界预期电力需求的2倍[3]。

1.2风能是可再生的清洁能源

风能是不需要开采、运输、不产生任何污染的清洁可再生能源。而且1台单机容量1000千瓦的风机与同容量火电装机相比，每年可减排二氧化碳2000吨、二氧化硫10吨、二氧化氮6吨。仅2007年, 全球940亿瓦风机容量就将减少

[4]二氧化碳排放12200万吨，相当于20个大型燃煤发电站的排放量。

1.3风机建造周期短、运行和维护成本低

风力发电和其他发电方式相比，建设周期一般很短(1台风机的安装时间不超过3个月)，1个50万千瓦级的风力发电厂建设期不到1年，而且安装1台投入运行1台，装机规模灵活。目前风电厂造价为 8000-9000元/千瓦，其中，机组(设备)占75%，基础设施占20%，其他为5%；风能利用小时数在2700-3200小时/年，其风电成本约0.45-0.6元/千瓦时。风电机组的设计寿命一般为20-25年，其运行和维护费用一般相当于风电机组成本的 3%-5%[5]。

1.4风力发电占地少，现场所需人员少

风力发电相关建筑仅占风力发电场约7%的土地，其余场地仍可供其他产业使用；可以灵活地建设在山丘、海边、荒漠等地[6]。风电厂建成后，现场几乎不需要运行人员，可进行远程控制操作。中国风电发展的现状

2.1中国风力资源分布情况

我国风能资源比较丰富。根据全国第2次风能资源普查结果,中国陆地风能离地面10米高度的经济可开发量2.53亿千瓦, 离地面50米估计可能增大一倍。近海资源估计比陆地上大3倍,10米高经济可开发量约7.5亿千瓦,50米高约15亿千瓦

[7]。

我国的风力资源主要分布在两大风带: 一是三北地区(东北、华北和西北地区)。包括东北3省和河北、内蒙古、甘肃、青海、西藏、新疆等省区近200千米宽的地带, 可开发利用的风能储量约2亿千瓦, 约占全国可利用储量的79%。该地区风电场地形平坦, 交通方便, 没有破坏性风速, 是我国连成一片的最大风能资源区, 有利于大规模地开发风电场。二是东部沿海陆地、岛屿及近岸海域。冬春季的冷空气、夏秋的台风, 都能影响到沿海及其岛屿, 是我国风能最佳丰富区, 年有效风功率密度在200瓦/平方米以上。如台山、平潭、东山、南鹿、大陈、嵊泗、南澳、马祖、马公、东沙等, 可利用小时数约在7000至8000小时。这一地区特别是东南沿海,由海岸向内陆丘陵连绵, 风能丰富地区仅在距海岸50千米之内。另外, 内陆地区还有一些局部风能资源丰富区[8]。

从上述风力资源分布情况来看, 中国有相当大的地区有着丰富的风能资源, 具有很大的开发利用价值, 商业化、规模化的潜力很大。

2.2 风电场发展迅速，建设规模不断扩大

我国的风力发电始于20世纪50年代后期，在吉林、辽宁、新疆等省建立了单台容量在10kW以下的小型风力发电场，但其后就处于停滞状态。到了20世纪70年代中期以后，在世界能源危机的影响下，特别是在农村、牧区、海岛等地方对电力迫切需求的推动下，我国的一些地区和部门对风力发电的研究、试点和推广应用又给予了重视与支持，但在这一阶段，其风电设备都是独立运行的。直到1986

年，在山东荣城建成了我国第一座并网运行的风电场后，从此并网运行的风电场建设进入了探索和示范阶段，但其特点是规模和单机容量均较小。到1990年已建成4座并网型风电场，总装机容量为4.215兆瓦，其最大单机容量为200千瓦。在此基础上，风力发电从1991年起开始步入了逐步推广阶段，到1995年，全国共建成了5座并网型风电场，装机总容量为36.1兆瓦，最大单机容量为500千瓦。1996年后，风力发电进入了扩大建设规模的阶段，其特点是风电场规模和装机容量均较大，最大单机容量为1500千瓦[9]。据中国风能协会最新统计，2007年中国除台湾省外新增风电机组3,144 台。与2006 年相比，2007年当年新增装机增长率为145.8％，累计装机增长率为126.6％。2008年又新增风电装机容量630万千瓦,新增容量位列全球第2,仅次于美国.截至2008年底总装机容量达到1215.3万千瓦,同比增长106% ,总装机容量超过了印度,位列全球第4,同时跻身世界风电装机容量超千万千瓦的风电大国行列.2007年中国除台湾省外累计风电机组6458

[10]台，装机容5890兆瓦。截至2010年底，我国新增风电装机1600万千瓦，累计装

机容量达到4182.7万千瓦，均居世界第一，其中3100万千瓦装机实现并网发电。目前，甘肃酒泉、蒙东、蒙西、东北、河北、新疆、江苏、山东等多个千万千瓦风电基地正有序推进，蒙西和甘肃酒泉风电基地装机均超过500万千瓦，河北、吉林等多个地区装机超过250万千瓦。上海世博会期间，上海东海大桥10万千瓦海上风电场并网发电，成为除欧洲之外世界上第一座海上风电场。随后，总规模100万千瓦的海上风电特许权项目也在江苏启动。2010年，风电发电量达到450

[11]亿千瓦时，比上年增长63%。

2.3 国家及政府有关部门重视和支持风力发电

风电的迅速发展与国家的政策扶持密不可分。“十一五”时期，我国陆续出台了《可再生能源法》、《关于风电建设管理有关要求的通知》及《可再生能源中长期发展规划》等一系列配套政策和实施细则，这些政策不仅为风电长远发展提供了法律保障、政策支持，也明确提出了装备先行、市场化的发展战略。截至目前，风电企业享受所得税“三免三减半”、“增值税减免50%”、“即征即退”等一系列优惠政策。除了国家推出的标杆电价外，部分省份还另外推出风电补贴，[12]山东、广东的风电上网电价均高于国家标杆电价。

2.4 专业队伍和国产化水平逐渐提高

风力发电的“装备先行”战略使风电快速发展[13]。据统计，2004年全国装机的风电设备中，进口设备占90%，2010年全国装机的风电设备中国产设备占90%。随着国内风电市场的发展，有10余家风电设备制造企业实现了规模化生产，华锐、金风等7家制造企业已经跻身2010年世界风电设备制造15强，其中华锐风电已经跃居世界第二。经过多年的技术积累和资本投入，国内风电设备生产水平不断提高，兆瓦级风机等科技难关被相继攻克。

风电设备的国产化，带动了国内风电技术水平和运营质量的快速提升。目前，国内风电机组普遍采用当今世界主流技术，世界领先的3兆瓦机和海上风电项目均在国内落户。单位千瓦造价已从“十一五”初期的7000元左右降到4000元以

[14]下，降幅达40%。

2010年全国累计风电装机容量已突破40000兆瓦，海上风电大规模开发正式起步。国内风电市场竞争形势日趋激烈，使得企业在满足国内需求的基础上，积

极拓展海外市场。中国风力发电行业发展前景广阔，预计未来很长一段时间都将保持高速发展，同时盈利能力也将随着技术的逐渐成熟稳步提升。“十二五”期间，我国风电产业仍将持续每年10000兆瓦以上的新增装机速度，风电场建设、[15]并网发电、风电设备制造等领域成为投资热点，市场前景看好。

3全球风力发电的趋势

风力发电是一种主要的风能利用形式，风力发电已经开展了多年，随着能源环境的变化和风力发电产业的成熟，未来几年风力发电将呈现新的趋势。

3.1风力发电投资成本降低

风力发电相对于太阳能、生物质等可再生能源技术更为成熟、成本更低、对环境破坏更小。在过去20多年里，风力发电技术不断取得突破，规模经济性日益明显。

根据美国国家可再生能源实验室NREL的统计，从1980年至2005年期间，风力发电的成本下降超过90%，下降速度快于其他几种可再生能源形式[16]。根据丹麦RIS国家研究实验室对安装在丹麦的风力发电机组所进行的评估,从1981～2002年间，风力发电成本由15.8欧分/千瓦时下降到4.04欧分/千瓦时，预计2010电成本下降至3欧分/千瓦时，2020年降低至2.34欧分/千瓦时[17]。

随着风力发电技术的改进，风力发电机组将越来越便宜和高效。增大风力发电机组的单机容量就减少了基础设施的投入费用，而且同样的装机容量需要更少数目的机组，这也节约了成本。随着融资成本的降低和开发商的经验丰富，项目开发的成本也相应得到降低。风力发电机组可靠性的改进也减少了运行维护的平均成本。总体上，风力发电成本将得到大幅降低[18]。

3.2风力发电国产化必要性

实现风力发电技术装备国产化的目的是提高我国风力发电装备的制造能力和技术水平，降低风力发电成本，提高市场竞争能力，为推动我国风力发电技术大规模商业化发展奠定基础。加大风力发电机组的国产化力度，一方面可为风力发电场建设采用国产设备提供优质廉价的选择；另一方面，也可迫使国外同类企业在参与我国市场竞争时大幅度降低产品价格。风力发电技术装备国产化的指导思想是以市场为导向，以工程为依托，在引进消化吸收国际先进技术的基础上，进行创新提高，开发具有自主知识产权的风力发电设备[19]。

风力发电国产化水平日益提高，如全部实现风力发电机组国产化，预计可降低风力发电机组成本30%，在不改变其它条件的前提下，可使风力发电成本降至0.332元/千瓦时。为此，国家必须加大科研开发投资力度，在目前条件下以风力发电场建设投资1.5%-3%的比例支持我国的风力发电技术科研开发和国产化是适宜的[20]。其重要意义不仅仅在于降低风力发电成本，还将推动我国风力发电机组产业的形成，利用我们的优势走向国际市场。

3.3海上风力发电将成为风力发电的新视点

海上有丰富的风能资源和广阔平坦的区域，使得近海风力发电技术成为近来研究和应用的热点。多兆瓦级风力发电机组在近海风力发电场的商业化运行是国内外风能利用的新趋势。

国际上，到2003年末，围绕欧洲海岸线的海上风力发电总装机已达到600兆瓦，其中大部分都集中在丹麦、瑞典、荷兰和英国。目前最大的海上风力发电场是位于丹麦南海岸的Nysted风力发电场，容量为165.6兆瓦，由72台Bonus2.3兆瓦海上风力发电机组组成，于2003年12月开始发电。到2010年，欧洲海上风力发电的装机容量已达到10000兆瓦。海上风速大且稳定，年利用小时数可达到3000小时以上。同容量装机，海上比陆上成本增加60%，电量增加50%以上。随着风力发电的发展，陆地上的风机总数已经趋于饱和，海上风力发电场将成为未来发展的重点。海上发电是近年来国际风力发电产业发展的新领域。[21]

海上风能资源储量远大于陆地风能，储量10米高度可利用的风能资源超过7亿千瓦，而且距离电力负荷中心很近。目前上海已开始海上风力发电项目的建设，到2010年，上海的风力发电总装机容量将达到200－300兆瓦[22]。为达到这一目标，第一座长距离跨海大桥东海大桥两侧将建成内地首个海上风力发电场。随着海上风力发电场技术的发展成熟，经济上可行，将来必然会成为重要的可持续能源。

3.4大型发电机组是风力发电必然的趋势

随着现代风力发电技术发展的日趋成熟，风力发电机组正不断向大型化发展。2002年前后，国际风力发电市场上主流机型已经达到1500千瓦以上。目前，欧洲已批量安装3600千瓦风力发电机组，美国已研制成功7000千瓦风力发电机组，而英国正在研制巨型风力发电机组。目前风力发电机组的规模一直在不断增大，国际上主流的风力发电机组已达到2-3兆瓦。国家2008年7月发改委共核准了222.45万千瓦大型风电项目，是2007年底全国累计装机600万千瓦的[23]37%。

大体上大型风力发电机组有两种发展模式。陆地风力发电，其方向是低风速发电技术，主要机型是2-5兆瓦的大型风力发电机组，这种模式关键是向电网输电。近海风力发电，主要用于比较浅的近海海域，安装5兆瓦以上的大型风力发电机，布置大规模的风力发电场，这种模式的主要制约因素是风力发电场的规划和建设成本，但是近海风力发电的优势是明显的，即不占用土地，海上风力资源较好[24]。

4结论

风力发电具有既能保证能源的有序利用，又能战胜全球气候变化，更有利于全球的环境资源保护的优点。通过对我国风能资源及利用状况的调查，我国的风能开发和利用已经进入一个崭新时期，尤其是小型风机的生产和应用已经相当广泛，效果也非常不错，并且前景非常广阔。我们要充分有效地利用风能这种可再生、无污染、环保节净的自然资源，通过致力于风力发电的技术创新与科研开发，使我国的风力发电得到长足发展，使风电在我国得到更加广泛的应用。

参考文献:

[1] 刘宝兰,文华里.世界风力发电现状与前景[J].能源工程,2000,(4):12-14.[2] 宋正良.世界风力发电发展概况[J].上海大中型电机,2004,(2):1-3.[3] 黎发贵,郭太英.风力发电在中国电力可持续发展中的作用[J].贵州水利水电,2006(2):7-12.[4] 李俊峰,高虎,马玲娟.我国风力发电现状和展望[J].中国科技投资,2007,(11):1-7.[5] 严陆光.力促大规模非水可再生能源发展[J].山西能源与能,2009(5):1-3.[6] 杨磊.浅析风力发电可持续发展[J].应用能源技术,2007(9):33-34.[7] 李贤明,张霄,刘红雷,等.浅谈我国风力发电产业的现状和市场前景[J].上海大中型电机,2006,(3):1-4.[8] 邓杉杉.我国风电发展的现状、问题与对策研究[D].西南交通大学(成都),2006.[9] 郑源,张德虎.风力发电机组控制技术[M].北京:中国水利水电出版社,2009:33-41.[10] 施鹏飞.2008年国内外风电持续快速发展[J].可再生能源,2009,27(2):6-10.[11] 李俊峰,高虎,王仲颖,等.2008 中国风电发展报告[M].北京:中国环境科学出版社, 2008:7-17.[12] 王玉萍,赵媛.对我国风电电价政策的分析与建议[J].电力需求管理,2007，（06）：13-19

[13] 吴庆广.中国风力发电公司融资模式探讨[J].环境科学与管理,2008,(01):5-9.[14] 赵子健.促进风电产业发展的政策分析[D].上海交通大学（上海）,2009.[15] 宋艳霞.我国风电产业发展的财税支持政策研究[D].财政部财政科学研究所（北京）,2010.[16] 王素霞．国内外风力发电的情况及发展趋势[J].电力技术经济，2007，19(1)：29—31．

[17] 刘晓林.漫谈风力发电[J].电气应用,2009,28(3):82-85.[18] 宋辉.我国可再生能源供给的市场特征与激励机制研究[D].中国矿业大学(江苏),2011.[19] 易跃春.风力发电现状、发展前景及市场分析[J].国际电力,2004,8(5):2-6.[20] 李书锋,蒋永穆.政策导向、企业行为与我国风电特许权招标制度的再设计[J].科技进步与对策,2009,(09):1-7.[21] 姚兴佳,隋红霞,刘颖明等.海上风电技术的发展与现状[J].海上风电场,2007(2):111-118.[22] 宋础,刘汉中.海上风力发电场开发现状及发展趋势[J].太阳能,2006(2):1-5.[23] 未瑞.风力发电项目技术经济综合评价理论及应用研究[D].华北电力大学(北京),2009.[24] 刘定邦.大型风力发电机组的模糊控制研究[D].重庆大学(重庆),2007.

第四篇：发展风力发电具有什么优势

发展风力发电具有什么优势？

风电技术日趋成熟，产品质量可靠，可用率已达95%以上，已是一种安全可靠的能源，风力发电的经济性日益提高，发电成本已接近煤电，低于油电与核电，若计及煤电的环境保护与交通运输的间接投资，则风电经济性将优于煤电。风力发电场建设工期短，单台机组安装调试仅需几周，从土建、安装到投产，只需半年至一年时间，是煤电、核电无可比拟的。投资规模灵活，有多少钱装多少容量。对沿海岛屿，交通不便的边远山区，地广人稀的草原牧场，以及远离电网和近期内电网还难以达到的农村、边疆来说，可作为解决生产和生活能源的一种有效途径，因此显得更加重要。

为什么说风能是一种绿色能源？

风能是一种干净的自然能源，没有常规能源（如煤电，油电）与核电（裂变）会造成环境污染的问题。平均每装一台单机容量为1.5MW的风能发电机，每年可以减排3,000吨二氧化碳（相当于种植1.5平方英里的树木）、15吨二氧化硫、9吨二氧化氮。风能产生1,000度的电量可以减少0.8到0.9吨的温室气体，相当于煤或矿物燃料一年产生的气体量。除了部分鸟类，风力发电机组不会危害其它野生动物。在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下，风能作为一种高效清洁的新能源有着巨大的发展潜力。

我国风能总量有多少？

我国10米高度层的风能资源总储量为32.26亿千瓦，其中实际可开发利用的风能资源储量为2.53亿千瓦。而据估计，中国近海风能资源约为陆地的3倍，所以，中国可开发风能资源总量约为10亿千瓦。其中青海、甘肃、新疆和内蒙可开发的风能储量分别为1,143万千瓦、2,421万千瓦、3,433万千瓦和6,178万千瓦，是中国大陆风能储备最丰富的地区。

什么是风能？

风能就是空气的动能,是指风所负载的能量，风能的大小决定于风速和空气的密度。

风能来源于何处？

风的能量是由太阳辐射能转化来的，太阳每小时辐射地球的能量是174,423,000,000,000千瓦，换句话说，地球每小时接受了1.74 x 10^17 瓦的能量。风能大约占太阳提供总能量的百分之一、二，太阳辐射能量中的一部分被地球上的植物转换成生物能，而被转化的风能总量大约是生物能的50～100倍。

第五篇：我国风力发电的发展

在我国，发展风能具有很大现实意义，不仅是环保原因，我国确实具有巨大的风能资源。我国幅员辽阔，海岸线长，风能资源非常丰富，既有陆地的、也有海上的。据中国气象科学研究院测算，我国东南沿海及其附近岛屿是风能资源非常丰富的地区，有效风能密度大于或等于 200W/m2的等值线平行于海岸线，沿海岛屿有效风能密度在 300W/m2以上，全年风速大于或等于 3m/s 的时数约为 7000～8000h，大于或等于 6m/s 的时数为 4000h。新疆北部、内蒙古、甘肃北部是风能资源丰富地区，有效风能密度为 200～300W/m2，全年风速大于或等于 3m/s 的时数为 5000h 以上，全年风速大于或等于 6m/s 的时数为 3000h 以上，黑龙江、吉林东部、河北北部及辽东半岛的风能资源也较好，有效风能密度为 200W/m2以上，全年风速大于和等于 3m/s 的时数为 5000h，全年风速大于和等于 6m/s 的时数为3000h。青藏高原北部有效风能密度在 150～220W/m2之间，全年风速大于和等于3m/s 的时数为 4000～5000h，全年风速大于和等于 6m/s 的时数为 3000h。目前探明全国陆地风能理论储量为 32.26 亿 kW，可开发利用的储量为 2.53 亿 kW，近海7.5 亿 kW，合计风能可达 10.03 亿 kW，居世界前列[6]。

1.3.1 小型风力发电行业的现状

我国于 20 世纪 50 年代后期开始风力发电技术的研究工作，1957—1958 年在江苏、吉林、辽宁、新疆等地建造了一些功率在 10kW 以下、风轮直径在 10 米以下的小型风力发电装置，但由于受当时的技术经济条件限制，其后处于停滞状态。我国较大规模地开发和应用风力发电始于 20 世纪 70 年代。我国自主开发研制生产的小型风力发电机，解决了居住分散的农、牧、渔民的生产生活用电。20 世纪 80 年代初，我国把小型风力发电作为农村电气化的措施之一，供农村一家一户使用。特别是在内蒙古地区由于风自然资源丰富和当地群众的需求，并得到了政府的支持，小型风力发电机的研究和推广得到了长足的发展，对于解决边远地区居住分散的农牧民群众的生活用电和部分生产用电起了很大作用。我国目前生产的小型风力发电机按额定功率从100W 到 10kW 共十种。其主要技术特点是：2～3 个叶片，侧偏调速、上风向，配套高效永磁发电机，再配以尾翼、立杆、底座、地锚和拉线。其中以户用微型机组技术最为成熟，有 50，100，150，200，300，500W 微型机组系列定型产品，并进行批量生产，不但满足了国内需求，还远销国外。

到 2006 年底，我国从事小型风力发电机组及其配套件开发、研制、生产的单位达到 78 家，其中：大专院校、科研院所 15 家，生产制造单位 38 家，配套件生产单位 25 家，目前我国小型风力发电机的年生产能力达 8 万台。从 1983—2006 年底，全国各生产厂家累计生产各种小型风力发电机组达 37.6 万余台，总容量为 6.52 万 kW，预计年发电量约

1.33 亿 kWh。所生产的小型风力发电机组，除满足国内用户需要外，还出口远销到 25 个国家和我国台湾、香港地区，累计出口各种小型风力发电机近1.7万余台。我国小型风力发电机保有量、年产量、生产能力均列世界之首

自 20 世纪的最后两年以来，全世界风力发电的装机容量快速增长，特别是在欧洲，为了实现减排温室气体的目标，对风电执行较高收购电价的激励政策促进了风电技术和产业的发展，风电成本继续下降。由于海上风能资源比陆地丰富，海上风电场在欧洲已经从可行性示范进入商业化示范阶段。风电机组技术继续向着增大单机容量的方向发展，正在研制风轮直径超过 100m 的 5MW 机组，预计 2013 年，单机容量达到 15MW。1996 年至 2000 年世界上风电增长率 5 年平均达到 31%，2000 年末装机总容量为 1770 万 MW，2001 年末达到 2447 万 MW，一年增加 677 万 kW，增长率为32%，说明风电高增率趋势仍然继

续。2004 年全世界新增装机容量为 8000MW，2004年底全世界风电装机总容量为 47000MW，并作了 2020 年风电达到世界电力总量的12%的规划蓝图（即风力 12）。2005 年世界各国风电装机容量排在前十名的国家是德国、西班牙、美国、丹麦、印度、意大利、荷兰、英国、日本和中国。

世界上，在小型风力发电方面，中国和美国主要生产制造功率为 300W 到 3kW风力机，其中美国在 3kW 到 10kW 小型风力机上占明显优势。在欧洲，主要生产制造功率为 300W 到 100kW 风力发电机。到 2020 年，美国预计安装小型风力机容量为50000MW，可解决 10000 人就业。英国正在研制屋顶用小型风力发电机。世界各国的小型风力发电机正在努力向着：运动部件少、维护少、寿命长、采用新的电力电子技术和计算机技术等方向发展

我国的风力发电事业始于 20 世纪 50 年代，目前已经形成一定的规模。在大型风电方面，拥有 750kW 以下各类风力发电设备的制造能力，2006 年 1 月 28 日，首台兆瓦级变速恒频双馈异步风力发电机及控制装置研制成功，填补国内空白。2006 年 1月 10 日，1.2MW 永磁直驱风力发电机在哈尔滨试制成功，它是我国自主创新研制的容量最大的风力发电机。到 2005 年，全国 15 个省(自治区)已建风电场 62 座，累计运行风力发电机组 1864 台，总容量 126.6 万 kW。2010 年目标为总容量 500 万 kW，2020 年目标为总容量 3000 万 kW，2050 年预计达到 3-5 亿 kW 装机容量。但是，目前我国自行研制和开发大型风力发电机组的技术力量与国外相比相差很多，继续加大对风力发电技术研究的投入，实现关键技术的国产化是保证我国风电事业的持续稳定发展的当务之急。

设计了风力机电动变桨距系统方案，变桨距机构采用单片机控制，并搭建好电动变桨距风力机的试验样机。通过对风力样机做测试，得出风力机组的力矩与风速比的一些重要数据。并通过Matlab51mu11nk软件分别在风速低于额定风速和在额定风速左右两种情况下进行仿真，最终提出的控制规律进行的变桨距调节能满足风力机的功率控制要求，为后续研究做好铺垫工作。

[1] 付文华, 田俊梅.小型风力发电机组的应用[J]: 太阳能.2005,(5): 47~49

[2] 李亚西, 武鑫, 赵斌, 许洪华.世界风力发电现状及发展趋势[J]: 太阳能.2004,(1): 6～7

[3] 张希良.风能开发利用[M].北京: 化学工业出版社, 2005

[4] 李德孚.小型风力发电机组行业现状及展望[J]: 可再生能源.2002,(4): 29~33

[5] 孟明, 王喜平, 许镇琳.风力发电机及其相关技术[J]: 微特电机.2004,(9): 37~42

[6] 王承熙, 张源.风力发电[M].北京: 中国电力出版社, 2002

[7] 宫靖远.风电场工程技术手册[M].北京: 机械工业出版社, 2004

[8] F.Valenciaga, P.F.Puleston.Supervisor Control for a Stand-alone Hybrid Generation System Using Wind and Photovoltaic Energy[J]: IEEE Trans.on Energy Conversion.2005, 20(2): 398~405

[9] 王承熙.风力发电实用技术[M].北京: 金盾出版社, 1995

[10] 叶杭冶.风力发电机组的控制技术[M].北京: 机械工业出版社, 2006

[11] A.M De Broe, S.Drouilhet, V.Gevorgian.A Peak Power Tracker for Small Wind Turbines in Battery Charging Applications[J]: IEEE Transactions on Energy Conversion.1999, 14(4):1630~1635

[12] 张国新.风力发电并网技术及电能质量控制策略.电力自动化设

备.2009,29(6):130~133

[13] Q.Wang L.Chang.An Independent Maximum Power Extraction Strategy for Wind EnergyConversion[J]: Proceeding of the 1999 IEEE Canadian Conference on Electrical and

参考网站：