大工16春《新能源发电》大作业-风力发电技术

第一篇：大工16春《新能源发电》大作业-风力发电技术

网络教育学院

《新能源发电》课 程 设 计

题

目： 风力发电技术

学习中心：奥鹏学习中心

层 次： 专升本 专 业： 电气工程及其自动化

年 级： 2016年 春季 学 号： 学 生： 辅导教师： 完成日期： 2016年03月22日

总则

风力发电是一种技术最成熟的可再生能源利用方式，发电机是风力发电机组中将风能转化为电能的重要装置，控制技术是风力机安全高效运行的关键。

第一章 风力发电发展的现状

我国是世界上风力资源占有率最高的国家，也是世界上最早利用风能的国家之一，据资料统计，我国10m高度层风能资源总量为3226 GW，其中陆上可开采风能总量为253 GW，加上海上风力资源，我国可利用风力资源近1000 GW。如果风力资源开发率达到60%，仅风能发电一项就可支撑我国目前的全部电力需求。

我国利用风力发电起步较晚，和世界上风能发电发达国家如德国、美国、西班牙等国相比还有很大差距，风力发电是20世纪80年代才迅速发展起来的，发展初期研制的风机主要为1 kW、10 kW、55 kW、220 kW等多种小型风电机组，后期开始研制开发可充电型风电机组，并在海岛和风场广泛推广应用，目前有的风机已远销海外。至今，我国已经在河北张家口、内蒙古、山东荣城、辽宁营口、黑龙江富锦、新疆达坂城、广东南澳和海南等地建成了多个大型风力发电场，并且计划在江苏南通、灌云及盐城等地兴建GW级风电场。截止2007年底，我国风机装机容量已达到6.05 GW，年发电量占全国发电量的0.8%左右，比2000年风电发电量增加了近10倍，我国的风力发电量已跃居世界第5位。

第二章 比较各种风力发电机的优缺点

一．当前风力发电机有两种形式： 水平轴风力发电机（大、中、小型）2 垂直轴风力发电机（大、中、小型）。

水平轴风力发电机技术发展的比较快，在世界各地人们已经很早就认识了，大型的水平轴风力发电机已经可以做到3-5兆瓦，一般由国有大型企业研发生产，应用技术也趋于成熟。小型的水平轴风力发电机一般是一些小型民营企业生产，对研发生产的技术要求比较低，其技术水平也是参差不齐。

小型水平轴风力发电机的额定转速一般在500-800r/min，转速高，产生的噪音大，启动风速一般在3-5m/s，由于转速高，噪音大，故障频繁，容易发生危险，不适宜在有人居住或经过的地方安装。

垂直轴风力发电机技术发展的较慢一些，因为垂直轴风力发电机对研发生产的技术

要求比较高，尤其是对叶片和发电机的要求。近几年垂直轴风力发电机的技术发展很快，尤其小型的垂直轴风力发电机已经很成熟。

小型的垂直轴风力发电机的额定转速一般在60-200r/min，转速低，产生的噪音很小（可以忽略不计），启动风速一般在1.6-4m/s。

二． 参数对比：

序号 性能 水平轴风力发电机 垂直轴风力发电机 1 发电效率 50-60% 70%以上 2 电磁干扰（碳刷）有 无 3 对风转向机构 有 无 4 变速齿轮箱 10KW以上有 无 5 叶片旋转空间 较大 较小 抗风能力 弱 强（可抗12-14级台风）7 噪音 5-60分贝 0-10分贝 8 启动风速 高（2.5-5m/s）低(1.5-3m/s)9 地面投影对人影响 眩晕 无影响 10 故障率 高 低.11 维修保养 复杂 简单 12 转速 高 低 13 对鸟类影响 大 小 14 电缆绞线问题 有 无

（或碳刷损坏问题）发电曲线 凹陷 饱满

第三章 介绍相关风力发电控制技术

风力发电机组可以分为两大类：恒速恒频机组和变速恒频机组。风力发电机并入电网运行时，要求风力发电的频率保持恒定为电网频率(在我国，电网频率为50Hz)。恒速恒频指在风力发电中控制发电机的转速不变，从而得到频率恒定的电能；变速恒频指发电机的转速随风速变化而变化，通过一定的控制方法来得到恒频的电能。

一、如今投入实际运行的恒速恒频机组主要分为2类：

1、一类采用鼠笼式异步发电机，如图2.1所示。并网后，在电机机械特性的稳定区内运行，异步发电机的转子速度需要高于同步转速。当风力机传给发电机的机械功率随风速增加时，发电机的输出功率及其电磁转矩也相应增大。一般情况下，当转子速度

高于同步转速3％-5％时达到最大值，若超过这个转速，异步发电机会进入不稳定区，产生的电磁转矩反而减小，导致转速迅速升高，引起飞车。另外，异步发电机并网运行后，在向系统输出有功功率的同时，需要从电网吸收无功功率来建立磁场，它不具有调节和维持机端电压的能力。最后，由于转子速度的变化范围比较小，而风速经常变化，显然，风能利用系数Cp不能保持在最佳值。

图2.1采用鼠笼式异步发电机的恒速恒频机组

2、另一类采用绕线式异步感应发电机，如图2.2所示。它的特点是，采用了外接的可变转子电阻。这种结构最初是由丹麦的Vestas公司提出来的，又称OptiSlip风力发电系统。通过电力电子变换器调节外接转子电阻的大小，可以改变异步发电机的转差率S。相比鼠笼式异步发电机，转差率S的变化范围变大了，可达0-10％。然而，这种系统仍然需要从电网吸收无功功率，另外，转差功率转换成了外接转子电阻的热能损耗，没有被有效利用。

图2.2采用绕线式异步感应发电机的恒速恒频机组

二、投入实际运行的变速恒频机组也主要分为2类：

1、一类是绕线转子双馈感应发电机系统，如图2.3所示。这类系统的特点是：在绕线式异步发电机的转子上连接了一个交-直-交(AC-DC-AC)的电力电子变流器。该变流器能够实现转子和电网之间的双向能量流动，转子侧变换器控制异步发电机，网侧变换器控制和电网的能量交换。双馈发电机本质上是同步发电机，所以可以调节双馈发电机吸收的无功功率。另外，双馈发电机的转速运行范围可以达到70%-130％同步转速，即

其转差率S可以达到-30％～30％。

图2.3绕线转子双馈感应发电机系统

2、另一类是直驱型风力发电系统，如图2.4、2.5、2.6所示。直驱型风力发电系统中，风轮机与发电机(永磁同步发电机或绕线式感应发电机或绕线式同步发电机)直接相连，无需升速齿轮箱，但是需要直驱多级发电机，其直径较大。首先将风能转化为频率变化、幅值变化的交流电，经过整流之后变为直流，然后经过三相逆变器变换为三相恒频恒幅交流电连接到电网。通过中间的全功率电力电子变换装置，对系统有功功率和无功功率进行控制，可以实现最大功率跟踪，从而能够实现对风能最高效率的利用。

图2-4直驱型风力发电系统

直驱式永磁同步发电机根据全功率变流器的不同又可分为：（1）不可控整流+DC/DC升压+PWM电压源型逆变器型

DC/DC环节将整流器输出的直流电压提高并保持稳定在合适的范围内，使得逆变器的输入电压稳定，提高运行效率、减小谐波。全控型器件数量较少，控制电路较简单。

图2-5直驱型风力发电系统

（2）背靠背双PWM变流器型

PWM整流器可同时实现整流和升压，效率较高，通过电流隔离，机侧和网侧可以实现各自的控制策略。但是，全控型器件数量多，控制电路复杂，增加了变流系统成本。

图2-6直驱型风力发电系统

三、变桨距直驱型风电机组实现功率调节的途径和方法

永磁直驱式风力发电系统的整体控制框图如图3-1所示，控制系统主要分为三部分：主控制系统、变流器控制系统、变桨距控制系统。变速恒频同步直驱风力发电机的运行可分为两个主要方式：最大功率输出运行和额定功率输出运行。主控制器根据风力发电机组的运行工况，通过最大风能捕获算法得到发电机的功率指令来控制变流器的开关动作，从而使风力机捕获最大的风能；当风速超过额定风速时，变桨系统开始动作，避免风速太大而损坏风力机；变流器系统、变桨系统执行主控制器发给它们的控制指令。

图3-1永磁S驱式风力发电系统整体控制框图

从图3-2中可以看出，在达到额定风速之前，风力发电机运行在最大功率输出模式，待达到了额定风速之后，风力发电机运行在额定功率输出模式。

图3-2 风力发电机运行曲线

主控制系统的最大风能跟踪算法是保证风力机稳定运行的核心，它主要实现风力机的变速、变桨控制。在低风速区，为实现最大风能的跟踪，风力机的转速变化与风速变化成正比，以保持最佳叶尖速比，它是通过机侧变流器的控制来实现的，而此时控制器将叶片攻角置于零度附近，不作变化；当风速超过额定风速时，风力机要限制功率的输出，保持额定功率运行，这一阶段主要通过变桨距角来控制，变桨距机构发挥作用，调整叶片攻角，将发电机的输出功率限制在额定值附近。在这两个阶段之间，一般的风力机还有一个恒速区域，到达这个区域后风力机转速已达到额定速度，但是输出功率还没有达到额定功率，不同的风力机在这个阶段有不同的控制方案。如图3-3，当发电机没有并入电网的时候(状态A)，这个时候整个控制系统通过改变桨距角度来改变叶片的转矩，使得发电机转速上升到转速给定值，发电机并网。并网后，控制系统切换到状态B进行功率控制。

图3-3 变桨距直驱式风力发电机组控制图

通常情况下，风力机从切入风速到额定风速不是一直保持最桂叶尖速比运行。由于变流器容量和风力机机械强度的约束，风力机设有启动转速和额定转速，在风速不同的情况下，其控制策略完全不同，根据风速的变化进行分区域控制。风力机依据转速的变化来分区域、分阶段控制，以下依据风力机的转速-转矩曲线来说明永磁直驱式风力发电机组的分区控制原理风力机的转速-转矩曲线如图3-4所示。

图 3-4 风力机理想的转速-转矩曲线

风力机的分区域控制可以分成四个典型的控制区，在这四个控制区对应着不同的风速范围，不同的区域的控制方法也不相同。

(1)Ⅰ；

(2)在最小转速ω1以上，转速随风速的改变而改变，风力机运行在最佳叶尖速在切入风速以上的低风速区域，风力机以最小转速ω1，恒转矩运行在区域比，这个区域风能利用系数最大，如图3-4所示区域Ⅱ，也即是最大风能跟踪(MPPT)模式；

(3)受风力机的机械强度和变流器的电压、容量的限制，风力机运行在转速ω3时，达到区域Ⅱ模式的最大转速，这时风速还没有达到额定风速，但必须保持额定转速运行而不能超过额定转速，这个恒速运行阶段一直到风力机输出额定功率为止，即区域Ⅲ模式；

(4)风力机运行到H点达到额定功率，当风速超过额定风速后，变桨系统启动，以控制风力机运行在额定功率，即区域Ⅳ模式。

(5)当风力机的转速超过最大安全转速ω5时，要求风力机必须安全停机。从图2-8的转速-转矩曲线可以看出，在风力机控制的前三个阶段，风力机转速控制都是低于额定风速下的变速控制，也就是通过控制发电机组的输出转矩来实现风力机的变速控制。在H点，风力机运行到额定转速，风速若继续增大，风力机也自然会增速，为控制风力发电机组的输出功率为额定功率，变桨系统开始动作。为了防止风力机在变速控制与变桨控制之间频繁切换，为变桨控制留了一定转速的余量，即变桨系统的启动控制速度为ω4。也就是说风力机转速在ω3以下进行变速控制，而转速在ω4以上时进行变桨控制。一般桨距角随风速变化的情况如图3-4所示：

图3-4桨距角随风速变化的情况

第四章 对风力发电技术发展趋势的展望

随着现代工业的飞速发展，人类对能源的需求明显增加，而地球上可利用的常规能源日趋匮乏。据专家预测，煤炭还可开采221年，石油还可开采39年，天然气只能用60年。这种预测也许不很准确，但常规能源必然是越用越少，总有一天要用尽的。未雨绸缪，我们必须为将来考虑，为子孙后代的能源问题着想，开发利用新能源，实现能源的持续发展，从而保证经济的可持续发展和社会的不断进步，最终实现人El、资源、环境的协调发展，已成为各国政府必须解决的大问题。惟一的出路就是有计划地利用常规能源，节约能源，开发新能源和可再生能源。

由此可以推测，21世纪风力发电前景非常广阔。科学技术的长足进步，经济的快速发展，使人们的生活水平有了新的飞跃。同时，人口的增加，对能源的需求也越来越大，环境污染越来越严重，人类必须解决人口、资源、环境的可持续发展问题。从能源、电力市场看，世界能源、电力市场发展最快的已不再是石油、煤和天然气，风力发电、太阳能发电等可再生能源异军突起，特别是风力发电，以其无污染，可再生，技术成熟，近几年以25%的增长速度位居各类能源之首，倍受世人青睐。l999年全世界新增装机容量36×105kW，1zLl998年增加36%，也创下了风电工业史的纪录。据“绿色和平”组织和欧洲风能协会组织估计，至1J2020年风力发电可提供世界电力需求的l0%，创造l70万个就业机会，降低全球二氧化碳排放量超过l012t，至lJ2040年这个比例可达20%，甚至更高，有望超过水力发电。因此，国际能源专家预言：21世纪是风力发电的世纪。可以说，绿色能源--风力发电将为人类最终解决能源问题带来新的希望。

第二篇：风力发电技术

风力发电技术和风能利用方式

1973年发生石油危机以后，西方发达国家为寻求替代石化燃料的能源，在风力发电技术的研究与应用上投入了相当大的人力和资金，充分综合利用空气动力学、新材料、新型电机、电力电子技术、计算机、自动控制及通信技术等方面的最新成果，开创了风能利用的新时期。

德国、美国、丹麦等国开发建立了评估风力资源的测量及计算机模拟系统，发展了变桨距控制及失速控制的风力机设计理论，采用了新型风力机叶片材料及叶片翼型，研制出了变极、变滑差、变速恒频及低速永磁等新型发电机，开发了由微机控制的单台和多台风力发电机组成的机群的自动控制技术，从而大大提高了风力发电的效率和可靠性。

风电场是大规模利用风能的有效方式，20世纪80年代初在美国加利福尼亚州兴起。而海岸线附近的海域风能资源丰富，风力强，风速均匀，可大面积采获能量，适合大规模开发风电。然而在海上建造难度也大：巨大的基座必须固定入海底30m深度，才能使装置经受得住狂风恶浪的冲击；水下的驱动装置和电子部件必须得能防止高盐度海水的腐蚀；与陆地连接还得需要几公里长的海底电缆。

2.2风电装机容量

德国的风力发电装机容量已达610.7万kW，占德国发电装机容量的33%，居世界第1位。西班牙风电装机容量283.6万kW，居世界第2位。美国风力发电装机容量已达261万kW，居世界第3位。丹麦风电技术也很先进，装机容量234.1万kW。印度风电增长很快，到2000年累积装机容量已达到122万kW。日本的风电装机容量46万kW，运行较稳定的是海岸线或岛上的风力发电站，已达576台风电设备。

2.3各国的风力发电政策

目前风电机组成本仍比较高，但随着生产批量的增大和技术的进一步改进，成本将会继续下降(见表1)。许多国家建立了众多的中型和大型风力发电场，并形成了一整套有关风力发电场的规划方法、运行管理和维护方式、投融资方式、国家扶持的优惠政策及规范、法规等。

表1世界风电装机容量（万kW）和发电成本（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

数据来源：丹麦BTM咨询公司

欧洲发展风电的动力主要来自于改善环境的压力，将风电的发展作为减少二氧化碳等气体排放的措施。德国、丹麦、西班牙等国都制定了比较高的风电收购电价，保持了稳定高速的增长，1996年以后年增长率超过30%，使风电成为发展最快的清洁电能。丹麦风电技术的发展策略是政府不直接支持制造厂商，而是对购买风电机组的用户提供补贴。英国的《可再生能源责任法规》要求到2010年，每个电力供应商必须使可再生能源的电力供应量达到总电量的10%。

美国政府为鼓励开发可再生能源，在20世纪80年代初出台了一系列优惠政策。联邦政府和加利福尼亚州政府对可再生能源的投资者分别减免了25%的税赋，规定有效期到198

5年底，另外立法还规定电力公司必须得收购风电，并且价格应是长期稳定的。这些政策吸引了大量的资金采购风电机组，使刚刚建立起来的丹麦风电机组制造业获得了大批量生产和改进质量的机会。到1986年这3个风电场的总装机容量达到160万kW。2002年美国德州的风电容量为118万kW。德州政府规定，到2009年可再生能源的发电容量至少应达到200万kW，并拟订了110.4万kW的风电建设计划。

印度是一个缺电的发展中国家，政府制定了许多鼓励风电的政策，如投资风电的企业，可将风电的电量储蓄，在电网拉闸限电时，使有储蓄的企业能够得到优先供电。

澳大利亚的发电能源主要依靠煤炭。政府为改善电能结构，制定了一项强制性的可再生能源发电计划，太阳能——风力电站将成为可再生能源利用的重要组成部分。

3我国风力发电的开发现况

我国拥有丰富的风能资源，若采用10m高度的风速测算，陆地风能资源理论储量为32.26亿kW，可开发的风能资源储量为2.53亿kW。我国近海风能资源约为陆地的3倍，由此可算出我国可开发的风能资源约为10亿kW。

风能资源富集区主要在西北、华北北部、东北及东南沿海地区。20世纪70年代末80年代初，我国通过自主开发研制，额定容量低于10kW小型风力发电机实现了批量生产，在解决居住分散的农牧民和岛屿居民的用电方面有着重要意义。在国家有关部委的支持下，额定功率为200、250、300、600 kW的风力发电机组已研制出来，并在全国11个省区建立了27个风电场，浙江、福建、广东沿海及新疆、内蒙古自治区都有较大功率的风力发电场。东部沿海有丰富的风能资源，距离电力负荷中心又近，海上风电场将成为新兴的能源基地。国家计委在20世纪90年代中期制定了“光明工程”和“乘风计划”, 1997年当年装机超过10万kW，到2001年底总装机容量约40万kW。

我国风电技术还处于发展初期，较欧美落后，关键原材料或零部件主要依靠进口。风电机组是风电场的核心设备，主要依靠进口机组，在风电场的建设投资中是主要部分，占总投资的60%～80%。为鼓励风电的开发，我国对300kW以上机组免征进口税。风电随着技术的发展和批量生产，成本会继续下降。

第三篇：大工14春《新能源发电》在线作业参考答案

大工14春《新能源发电》在线作业

1一、单选题（共 10 道试题，共 50 分。）

ACCDC CBBBB

1.下列选项中不属于二次能源的有（）。

A.潮汐能

B.氢能

C.电能

D.蒸汽能

满分：5分

2.单位面积上流过的风能称为（）。

A.风速

B.风向

C.风能密度

D.以上选项均不正确

满分：5分

3.下列选项中不属于过程性能源的是（）。

A.潮汐能

B.风能

C.核燃料

D.海洋能

满分：5分

4.下列选项（）是可再生能源。

A.煤

B.石油

C.天然气

D.生物质能

满分：5分

5.有关光伏发电的优点说法错误的是（）。

A.维护简单

B.环境污染少

C.能量密度高

D.安全可靠

满分：5分

6.根据贝茨理论，风力机的风能利用系数的理论最大值为（）。

A.0.99

3B.0.793

C.0.593

D.0.393

满分：5分

7.最早和最大的太阳能热电站一般都是（）太阳能热电站。

A.槽式

C.碟式

D.以上选项均不正确

满分：5分

8.有关太阳能资源的优点，说法不正确的是（）。

A.储量丰富

B.能量连续

C.分布广泛

D.运行成本低

满分：5分

9.下列关于太阳池的说法不正确的是（）。

A.表层为清水

B.底层盐度小

C.热源稳定

D.池底基本不会向水池表面散热

满分：5分

10.1989年10月，我国最早的大型风电场是在（）建成的。

A.山东荣成B.新疆达坂城

C.上海东海

D.新疆吐鲁番

满分：5分

二、判断题（共 10 道试题，共 50 分。）

VVXXX VVVVV

1.太阳能制冷是指利用太阳提供的热能直接或间接驱动制冷的方式。

A.错误

B.正确

满分：5分

2.可再生能源可以循环使用，能够有规律地不断得到补充。

A.错误

B.正确

满分：5分

3.风力机在所有风速下都可以正常工作。

A.错误

B.正确

满分：5分

4.风能的能流密度比较大。

A.错误

B.正确

满分：5分

5.在气象学上，一般情况下把空气的不规则运动称为紊流，水平方向的大气运动称为气流。

B.正确

满分：5分

6.丹麦是世界上使用风能比例最高的国家。

A.错误

B.正确

满分：5分

7.世界第一座风力发电站于1891年在丹麦建成。

A.错误

B.正确

满分：5分

8.光生物发电通常是指叶绿素电池发电。

A.错误

B.正确

满分：5分

9.以煤炭、石油、天然气为主的取自天然的燃料统称为化石能源。

A.错误

B.正确

满分：5分

10.风是可再生的过程性能源。

A.错误

B.正确

满分：5分

大工14春《新能源发电》在线作业

2一、单选题（共 10 道试题，共 50 分。）

CCDCC DBBBC

二、判断题（共 10 道试题，共 50 分。）

VVVXX VVXVX

大工14春《新能源发电》在线作业

3一、单选题（共 10 道试题，共 50 分。）

BDABB AABDC

二、判断题（共 10 道试题，共 50 分。）

XVXVV VVXVV

第四篇：风力发电技术综述

风力发电技术综述

摘要：风能是目前全球发展最快的可再生绿色能源，风力发电系统是将风能转化为电能的关键系统，它直接关系到风力发电的性能与效率。它主要对风力发电的发展现状和前景、风电系统的控制技术、风力发电机及其风电系统和风力发电中的关键技术作了简单的介绍。

关键词：风力发电；控制技术；并网技术；低电压穿越

引言

在全球生态环境恶化和化石能源逐渐枯竭的双重压力下，对新能源的研究和利用已成为全球各国关注的焦点。风能作为一种可再生的清洁能源，受世界各国的重视程度越来越高，也越来越多的被应用到风力发电中。除水力发电技术外，风力发电是新能源发电技术中最成熟、最具大规模开发和最有商业化发展前景的发电方式。由于它可以在改善生态环境、优化能源结构、促进社会经济可持续发展等方面有非常突出的作用，目前世界各国都在大力发展和研究风力发电及其相关技术。

1.国内外风力发电的现状和前景

1.1 国外风力发电发展现状世纪80 ～90 年代，风力发电技术得到了飞速的发展并且逐渐成熟。风力发电凭借它自身的优点，已经延伸到了电网难以达到的地方，给他们带来了很多方便。据全球风能理事会(GWEC)发布的全球风电市场装机数据显示，全球风电产业 2011 年新增风电装机容量达四万一千兆瓦。这一新增容量使全球累计风电装机达到二十三万八千兆瓦。这一数据表明全球累计装机实现了两成多的年增长，新增装机增长达到6%。到目前为止，全球七十多个国家有商业运营的风电装机，其中二十二个国家的装机容量超过 1GW。据估计到 2030 年，欧洲风电装机可达三百亿瓦，可满足欧洲百分之二十的电力需求。

1.2国内风力发电发展现状

我国风力资源储量丰富，分布广泛。陆上可开发的储量为2.53亿kW，海上可开发的储量为7.5亿kW。“大规模、高集中开发，远距离和高电压输送”是我国风电发展的重要特征。近年来，我国风电发展迅猛，2006～2010 年风电总装机容量从260万kW增长到4 182.7万kW，2010年新增风电装机1 600万kW，累计装机容量和新增装机容量均居世界第一。预计2020年我国风电累计装机可以达到2.3亿kW。这意味着未来十年中，风电总装机容量

平均每年需新增1 800万kW。预计每年需新增机组及其配套变流器约9 000台。

2.风电系统的控制技术

风力发电系统的运行方式有三种：独立型、并网型和联合型。并网型风力发电系统由风力机控制器、风力机、传动装置、励磁调节器、发动机、变频器和变压器等组成。

风力发电机组包括风力机、发电机、变速传动装置及相应的控制器等，用来实现风能与电能的能量转换。风力发电的关键问题是风力机和发电机的功率和速度控制。

风电机组中将风能转换成机械能的能量转换装置是风力机，它由风轮、迎风装置和塔架等组成。按结构不同，风力机可分为水平轴式和立轴式两种；按功率调节方式不同，风力机可分为定桨距失速、变桨距和主动失速 3 种。

风电机组中的发电机将机械能转化为电能，发电机在并入电网时必须输出恒定频率(一般为 50 Hz)的电能。按照发电机转速的不同，发电机可分为恒速和变速两类，其中变速需要通过变频器来实现。变频器采用电力电子变流技术和控制技术，将发电机发出的频率变化交流电转换为与电网频率相同、能与电网柔性连接的交流电，并且能实现最大风能跟踪控制。按照拓扑结构的不同，变频器可分为交-交型、交-直-交型和矩阵型三种；按照变频器容量的不同可将变频器分为部分容量和全部容量(全额)两种。

变速传动装置可将风轮的低转速转换为发电机的较高转速，按传动链类型将其分为齿轮箱驱动和直接驱动两种，其中前者包括单级和多级两种齿轮箱驱动。

3.风力发电机及其风电系统

实现恒速或变速风力发电系统有许多种方案，所选发电机的类型主要取决于风电系统的形式。

传统的恒速/变速风电系统共有四种：基于SCIG 的恒速风电系统[1]、基于WRIG 的受限变速风电系统[2]、基于ESC-SCIG 的变速风电系统[3]和基于MMG 的变速风电系统[4]。

现代风电系统一般采用变速恒频技术，这种技术通过变流装置或改造发电机结构来实现。现代变速恒频风电系统共有六种：基于SCIG 的风电系统[5]、基于DFIG 的风电系统[6]、基于直驱式EESG 的风电系统[7]、基于直驱式PMSG 的风电系统[8]、基于半直驱PMSG 的风电系统[9]和基于PMBDCG 的风电系统[10]。

近年来，一些具有商业化潜力的新型风力发电机及其风力发电系统不断涌现。新型变速恒频风电系统主要有以下八种：基于 SRG 的风电系统[11]、基于 BDFIG 的风电系统[12]、基于CPG 的风电系统[13]、基于HVG 的风电系统[14]、基于DWIG 的风电系统[15]、基于

TFPMG 的风电系统[16]、基于DSPMG 的风电系统[17]和基于EVT 的风电系统[18]。

4.风力发电中的关键技术

4.1并网技术的研究和最大风能的捕获

并网技术是通过对全功率电力变换器的控制算法来实现控制目的。并网控制方面，文献

[19]提出了直流侧并网的新方法。在直流电容与 DC/AC 之间安装并网开关。并网前并网开关断开，DC/AC 通过限流电阻对电容进行充电，此时发电机在风力机的带动下转速从 0 上升。当电容充电达到交流电网线电压幅值时闭合并网开关，同步风力发电机并网。正常情况下，发电机转速从低到高逐渐上升，并在某一转速下并入电网。当由于某种原因，发电机在高转速下脱网需要重新并网，由于此时电容已经充电且直流母线电压高于网侧交流线电压幅值，因此只要将并网开关闭合就可实现并网。

直驱式永磁同步风力发电机经电力电子变换器并入电网以后的控制目标是风速小于额定风速时实现最大风能捕获，风速超过额定风速时使系统以额定功率输出[20]。

最大风能捕获的目的就是通过适当的控制，使风力机转速随风速变化，始终沿着最佳功率曲线运行，从而使风能转化最大化。最大风能追踪可以有变桨距调节，也可以通过调节发电机功率来调节转速以保持最佳叶尖速比实现。出于可行性、经济性和可靠性的考虑，当前使用的主要是通过控制发电机输出功率以调节其电磁功率，进而调节发电机转速。

具体实现时，在发电机有功和无功功率解耦控制的基础上，根据有功功率给定的提取方法的不同，又有有速度传感器和无速度传感器的控制方法之分。有速度传感器的控制方法是根据风力机最佳功率曲线和风力机转速实时计算发电机输出功率给定。而无速度传感器的控制方法又有扰动法[21,22,23]、参数估计法、查表法和人工在智能法几类。

4.2低电压穿越的研究

电网电压跌落时，由于受变流器通流能力的限制，网侧逆变器注入电网功率减小。而此刻机侧整流器的功率并没有改变，造成直流侧的过电压。如果维持直流侧电压稳定，则必然造成逆变器过电流。过电压和过电流都将导致电力电子器件的损坏，为了保护变流器不被损坏，风力发电机组将在电压跌落时退出运行。电网穿透率小时，风力发电机组在电压跌落时退出运行还是可以接受的。

然而，随着风力发电规模的不断扩大，若风电机组在电压跌落时仍然采取被动保护式脱网，则会增加整个系统的恢复难度，甚至使故障更加严重，最终导致系统其他机组全部解列。目前在风力发电技术发展领先的一些国家，如丹麦、德国等已相继制定了新的电网运

行准则, 定量给出了风电系统离网的条件（如最低电压跌落深度和跌落持续时间），只有当电网电压跌落低于规定曲线以后才允许风力机脱网，当电压在凹陷部分时,发电机应提供无功功率。这就要求风电系统具有较强的低电压穿越能力，能方便地为电网提供无功支持。因此必须研究低电压穿越的措施，实现电网电压跌落时风力发电机不脱网运行。

文献[24]通过在逆变器交流侧加装无功补偿装置和低通滤波器来应对电网电压不对称跌落对系统所造成的影响，使逆变器只能感受到电网的正序电压，保持其对称工作状态，从而实现低电压穿越；文献[25-28]通过直流侧加卸荷负载以消除电压跌落时直流侧的功率拥堵，避免直流侧的过电压和逆变器的过电流，实现低电压穿越。这些方法都要增加专门的元件，降低了系统的可靠性和经济性，使控制变得复杂。

结论

风电作为我国今后大力重点发展的 3 类新能源之一，在今后将具有广阔的发展和应用前景，风力发电在摆脱对化石能源的过度依赖、缓解中国能源紧缺、改善生态环境和扩大社会效益等方面将做出较大的贡献。本文对风力发电的发展状况，如传统的恒速/变速风电系统、现代变速恒频风电系统和新型变速恒频风电系统进行了简单介绍。随着风电技术的不断变革以及机组制造工艺的持续改进，将来风力发电的竞争力必定逐渐提升，其发展前景广阔。

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第五篇：新能源风力发电工程劳务协议书

新能源建筑工程劳务分包协议书

甲方（身份证号：）乙方（身份证号：）

根据《中华人民共和国合同法》，《中华人民共和国建筑法》及其他有关 法律、法规、条例、规章等，双方遵循平等、自愿、公平和诚实信用原则，就内蒙古东建新能源有限公司风力发电塔工程项目协商一致，订立协议并共同遵照执行。

一、工程概况

1、工程名称：

2、工程地点

3、建设单位：

4、总承包商：

5、分包人：（身份证号：）

二、工程范围及内容 1.劳务大包（）2.劳务清包（）1.总计单塔： 座，（劳务大包单价 元/个）乙方必须以施工图土建部分的工作量图纸施工。

承包范围：甲方包钢材、混疑土。本工程施工图所示土建范围。

乙方包工及其他辅助材料（工程所需机械、租用材料、辅材、水电设备）。

施工内容：乙方负责监管土方开挖及回填，测量、放线、钢筋制作绑扎、模板制作安装，水电及预埋，砼浇筑及保养，脚手架搭设及拆除、塔吊的安装使用及拆除。现场自备电源、自备供水、相应的机械设备的配备，安全防护设施的 搭设和维护。现场文明施工管理，安全施工管理。临时设施的配备以及后勤保障事宜。各种材料的送检以及工程资料的收集和整理。

2.总计单塔：＿＿＿座，（劳务清包单价 元/个）①模板展开面积 元/平方米。(铁丝.钉子.自用的一切工具)②钢筋 元/吨。（含机械设备自用的一切工具）③混泥土 元/立方。（含自用的一切工具振动棒.振动盘.小推车.铁锨.机械抹光机）④零工现场签证为准，但必须无条件完成甲方指定的限时限量任务。乙方必须以施工图土建部分的工作量图纸施工。确保施工、质量、工艺、特别是砼拆模后应由木工完成打磨工艺，所有拆除木板由木工班组整形堆放，以备二次使用。出现因打棒不到位造成的麻面、蜂窝、猫洞等一律由砼工班组返工，并承担材料费用。钢筋工下料时应对照图纸合理下料，实施用材，若不按图纸下料造成的材料浪费，超出图纸设计用量一律由钢筋工赔偿。

三、工期

1、开工日期以监理工程师签发的开工令为准。

2、竣工日期：

3、合同总工期为300个工作日。期间如遇连续大雨等无法抗拒的特殊天气，经甲方和监理签字认可后，工期可相应顺延。

四、质量标准采用下列

1、工程质量达到市优奖：

2、工程质量评定等级为合格

3、符合国家质量验收标准

五、合同价款

1.采用一次性包干价格方式，总价为＿＿＿＿＿元，如今后涉及工程变更増 减，工程量在5%以内，总价不增减。若变更增减工程量超过5%的，增减部分按实结算，双方应另行签订补充协议。

2.所有工程量必须在每月25日前，由乙方向甲方提交已完工程量报告，须经监理及甲方各级领导审核签字方可生效。

3.合同协议一经签字，不受市场格变化影响，按合同及协议约定标准进行结算。

六、付款方式

1：按实际完成合格工程量计算。

2.工程款按核定方式支付。

（I）本工程无预付款

（2）按每月完成工程量统计报表·经监理、建设方现场负责人、工程部负责

人、项目经理审核确认后十个工作日内支付合格已完工工程款的75%；单塔完工付到90%，验收合格付到95％。

（3）本工程单塔保修期为壹年，总工程款的5％作为质量保证金，若无质最问题及其它违约情形，保修期满扣除维修费后付给乙方。相反如存在质量问题及 出现其它违约情形，甲方有权直接扣付乙方质保金，如给甲方造成的损失超过质保金数额，乙方对超出部分仍应予赔偿

七、材料供应

1、混凝土：提前三天报量，项目部统一调度送到现场（但要确保道路畅通

场地平整、人员到位，做好浇捣前的一切准备工作）。乙方安排专人签收砼方量及对质量进行确认。

2、钢材：由项目部按设计统一发放。凭施工队的领料计划及配料单大样（提 前10天上报），安排专人到料场提货办理相关手续。材料送达现场后乙方要及

时安排人员卸车。

3、预埋件由项目部统一购制，检验、送试，按图纸由施工队派专人领料。

4、到场各种材料送试检验合格后方能使用其中甲方负责钢筋原材送试检验（乙方自行加工部分由乙方自行送检），砼试块制作及养护送试由乙方负责。

5、甲方提供的材料是按图纸预算配发，如有超预算，甲方按同期市场价扣赔。

八、质量及验收

1、工程质量必须符合本协议第四条约定标准，并按现行国家验收规范执行，工程质量分阶段由甲方监理组织验收，工程完成后进行竣工验收，发生质量事故和责任，依据事故的原因由责任方全部承担。

2、乙方所有进场人员未经甲方认可不得任意调换，若确实需更换，应提前3天以书面形式向甲方申请，否则乙方任意调换人员达30%时，甲方有权终止合同，乙方无条件退场。

3、工程质量验收必须按规范进行，所有工程资料须与工程施工同步进行，随时供有关部门及人员查阅、不合书资料及时修正。

4、分项工序验收，以及隐蔽工程验收，必须经甲方及监理签字验收后方可

进行下道工序施工。

5、甲方及监理应在收到乙方请验报告后三小时内验收完毕并出具书面验收

意见。平时甲方定期或不定期抽查，发现质量问题时，口头或书面整改意见，乙方必须按甲方要求限期整改。若多次发现存在同样质量问题，或经两次整改仍不符合要求，情况严重的，甲方有权责令退场，一切损失由乙方负责。

6、竣工后，乙方应书面通知甲方及监理验收，乙方在竣工后十天内提供符

合规范性要求的竣工资料，并应一式肆份。

7、其他约定按图纸施工，完成建、预埋、水电等工作量（扫地出门）

达到甲方、监理的要求，做到安全、文明、环保施工。

九、施工组织与工期

1、乙方在收到甲方正式施工图纸日内向甲方提交书面施工方案，甲方对乙方的施工方案在收到后五日内进行审该批准，安排图纸会审、安全技术交底。

2、乙方必须按合同工期和批准的进度计划组织施工，接受甲方、监理对工程进度的监督、检查，工程实际进度与计划不符时，甲方、监理有权责令限期改进，乙方应按甲方、监理的要求提出整改措施报甲方、监理审批后执行，期间赶

工费用由乙方自理。月进度明显滞后进度计划时，甲方有权暂停支付工程款。若乙方明显无力按约定工期完，甲专有权调换施工队伍，乙方应在接到甲方退场通知的三日内无条件退场，并撤出所有人员及设备，工程款按实际完成工程量的70%支付，否则甲方不支付任何款项，每拖延一天按总工程款的2％o承担延期违约金，造成其他损失的，应全额赔偿。

3.施工中的工程必须配备的设备水、电、食宿、工具等设施的约定乙方自行解决。

十、施工变更

1、施工中如发生对原工作内容进行变更，甲方项目经理应提前7天以书面

形式向乙方发出变更通知，并提供变更的相应图纸和说明。乙方按照甲方（项目经理）发出的变更通知及有关要求经监理确定，进行下列需要的变更：

1更改工程有关部分的标高、基线、位置和尺寸；

（2）増减合同中约定的工程量 ；（3）改变有关的施工日间和顺序

（4）其他有关工程变更需要的附加工作。

2、因变更导致劳务报酬的增加及造成乙方损失，由甲方承担，延误的工期

相应顺延因变更减少工程量，劳务报酬应相应减少，工期相应调整。

3、施工中乙方不得对原工程设计进行变更。因乙方擅自变更设计发生的费

用和由此导致甲方的直接损失，由乙方承担，延误的工期不予顺延。

4、因乙方自身原因导致的工程变更，乙方无权要求追加劳务报酬。

十一、安全及文明施工与管理

1、乙方须严格执行有关安全操作管理规范。

2、不得招收无身份证、有劣迹、身体残疾、有先天性疾病传染病及年龄超

过60岁人员及重工，一经发现立即凊出场地，并进行处罚。

3、特殊工种需持有有效的上岗证，持证上岗。

4、在施工过程中乙方原因发生的工伤事故或其他内部纠纷，由乙方自行处

理并承担全部法律及经济责任

5、所有机械设备需满足工程施施工需要，特殊设备须有安检证明，经检验合格后方可使用。

6、乙方应按当地政府有关部门规定进行施工场地标准化管理，因标准化管理不到位引起的一切处罚和损失由乙方自行承担。

7.乙方应优先发放施工人员工资，不得拖欠，并处理好劳资纠纷及相关问题

既不得因此影响施工，以及不得给甲方造成任何不良影响，否则甲方有权采取

解除合同、责令退场、要求赔偿损失、要求支付同等金额的违约金等措施。

8、乙方在动力设备、输电线路、地下管道、密封防震车间、易燃易爆地段以及临街交通要道附近施工时，施工开始前应做好安全防护措施，经甲方认可并

检查后实施。

9、乙方在施工现场内使用的安全保护用品（如安全帽、安全带及其他保护用品），必须有产品说明书、合格证，严禁三无产品进入施工现场和使用。由甲

方认可检查后实施。

10、甲方应对其在施工场地的工作人员进行安全三级教育签订劳务、安全责任合同，并对他们的安全负责，甲方不得要求乙方违反安全管理的规定进行施工因甲方原因导致的安全事故，由甲方承担相应责任及发生的费用。

11、在施工范围以外发生的人员.设备、财产损失、人员伤亡、甲方概不负。

12、各队要每天对工人实行考勤制度，如实记录在册人员的工作内容，劳动情况。凡在册人员项目都要不定时进行检查。抽查。如发现考勤记录不准确，要进行1000元／人次的罚款考勤记录每月随工程量.工资表.一并上报项目部审核备案上报当地劳动部门备案。

十二、甲方责任

1按约定提供图纸，并安排图纸会审，及进行图纸技术交底和施工安全交底。2 按约定向乙方支付工程款，若甲方因资金困难不能及时兑现，应与乙方协商，并可视不同情况向乙方承担应付款部分的银行贷款利息。3履行其它本协议约定的义务及负责。

十三、乙方责任

1、按约定保质保量的完成施工任务，符合工期及质量要求。每座单塔乙方交（1.大包单塔交＿＿万元/个）（2.清包单塔交＿＿万元/个）劳务工资保证金（按每座单塔完工时退还给乙方），乙方经实地考察取得签订合同时缴纳50%保证金，实地进场缴纳50%保证金。

2、必须服从甲方和监理的现场管理，遵守法律及行政规章、遵守各项规章制度，甲方有权给予经济处罚，直至终止合同。

3、应注意保护生态环境，注意施工安全，不得砍伐树木花草及损坏其它设施，注意护林防火，如造成损失的由乙方承担全部责任。

4、乙方不得以任何理由擅自停工或消极怠工，以及采取吵闹、威胁等不当手段，否则，甲方有权责令其退场，一切后果由乙方承担。

5、乙方应按照相关规定，承相用应的内务

6、乙方每出现一次伤亡事故应按同等支付医药费，赔偿费等总费用等额向

甲方交纳安全文明施工罚金

7、乙方完全备足施工用的机械、设备、租周材料（塔吊、发电机、模板、钢管脚手架、水箱、运输水车等，以及全部施工用电气材料和配件）已各有全部安全施工防护材料和应答安全指示器材等，完全满足安全生产、文明施工必备所需一切机械设备、人员、材料等。

8、乙方已配备整套的施工工程技术.安全、管理人员和劳动力。

9、乙方已对施工图纸和技术交底全面熟悉，已对施工技术要求全部了解，对施工的难度作了充分施工准备。并对施工环境和场地条件实地都充分查看。对当地的气候条件有充分适应性。对当地市场租赁、物价、劳动力价格的浮动都全

面了解。并完全有足够的能力承担该工程施工。也有足够能力承担市场价格上涨的压力。并承诺一经包干不再要求作任何调增。确保圆满完成施工任务。

10、乙方工人工资每月由各施工队将工资表上报给各项目部，由甲方统一发

放至所有工人银行卡上。经发现弄虚作假则罚款1000元/人次。

十四、违约责任

1、双方应严格遵守协议，如有违反，按本协议相关约定承担违约责任。

2、如单个工程延误工期，每超过一天，按合同总价款的承担违约金，或每天按1000元向甲方支付违约金。

3、如出现质量问题，以及违反本协议其它约定，乙方除应赔偿给甲方造成的全部经济损失外，甲方可视具体情况，要求乙方按合同总价款的1%－IO%承担

违约金。

十五、附则

1、本协议与﹤安全责任合同﹥经双方签章后生效。

2、本协议于 年 月 日在呼和浩特市签署。

3、本协议一经签字，双方应严格遵守，如因执行本协议发生争议，双方应

协商解决，协商不成，由签约所在地人民法院裁决。

4、，本协议一式肆份，双方各执贰份，具有同等法律效力。

5、如有未尽事宜，可另签订补充协议予以完善，补充协议与此协议具有同

等法律效力。

甲方（签章）： 乙方（签章）：

法定代表人 ： 法定代表人 ：

授权代表（签字）： 授权代表（签字）：