2011中国风电行业专业分析
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在这种风力发电系统中，由于风速经常变化而风力 机转速不变，峰值往往偏离最大值，风力机常常运行 于低效状态。
5、无刷双馈感应发电机风电机 组
MODELING AND STEADY-STATE PERFORMANCE ANALYSIS OF A BRUSHLESS DOUBLY FED TWIN STATOR INDUCTION GENERATOR
Leabharlann Baidu
3.72%
华锐大重 5.63%
金风科技 33.18%
GE Wind 12.95%
Gemesa 15.95%
2006年国内风电机组供应商分布
Vestas 23.39%
中海油渤海1.5MW机组
企业名称 Vestas Gamesa GE Wind Suzlon Repower Nordex
外资风电跨国公司整机在中国设厂情况
三种主流机型
1、 同步发电机无齿轮箱 直驱机组
直驱型电励磁机组内部结构
金风 1.5MW 直驱机组
永磁直驱型风电机组结构示意图
2、带高速齿轮箱的双馈感应发 电机机组
东汽引进机型
重齿 1.5MW 齿轮箱
东方1.5MW机组发电机
双馈型风电机组结构示意图
沈阳工业大学样机成本分布
高速齿轮箱问题频发
大型风电机组技术发展趋势
风电市场上销售的商业化机组容量一般为600～3000 kW，单机 容量最大的风电机组是由德国Enercon 公司生产的，容量为6 MW，预计2010 年将开发出10 MW 的风电机组。
现代风力发电技术面临的挑战及发展趋势主要在于如何进一步提 高效率、提高可靠性和降低成本。
在变速恒频风电系统中最具应用前景的是两种电机：永磁电机和 无刷双馈电机。
在华设厂地点
生产产品
投产时间
设计产能
天津
一期叶片，二期整机
2006年6月
80万千瓦
天津
整机外资风电跨国公司整机 在中国设厂情况
2006年7月
70万千瓦
沈阳
整机
天津
整机
2006年8月
80万千瓦
包头
整机
合资
80万千瓦
宁夏、西安
整机
合资
风电上网价格
特许权招标项目的中标电价：0.4365~0.519元，平均 0.477元； 已建风电场上网电价：0.46~1.2元，平均0.726元； 国产风电机组（600kW、750kW）销售价格：4500元 左右/kW； 国产兆瓦级风电机组的销售价格：大于6000元/ kW； 风电场建设投资：8000~10000元左右/kW。
Prof. Klinger（克林教授）德国风机研究所首 席教授:在风机15-20年的使用寿命中齿轮更换3 次是十分普遍的；
2001年3月至2002年6月，中国电力科学研究院对 全国风电场调查发现，内蒙古辉腾锡勒风电场33 台Micon600 机组的多数齿轮箱损坏并更换，新 疆达坂城风电二场12台Bonus600机组的齿轮箱都 坏了，被陆续更换。
3、低速齿轮箱半直驱机组
德国 航空 动力 能源 系统 有限 公司
5MW半直驱机组（同步机）
半 直 驱 齿 轮 箱
半 直 驱 齿 轮 箱
3MW半直驱型机组（异步机）
4、恒 速 恒 频 异 步 感 应 发电 机 机 组
这是上世纪80年代和90年代初的经典的风力发电系 统，其容量己从几十个千瓦级增大到兆瓦级，具有结 构与控制简单、性能可靠的优点。
风力发电机组的控制系统是综合性控制系统， 不仅监视电网、风况和机组运行参数，对机组进行 并网与脱网控制，以确保运行过程的安全性与可靠 性，而且还要根据风速与风向的变化，对机组进行 优化控制，以提高机组的运行效率和发电量。
电机控制系统和风机控制系统
风轮转矩
发电机转矩
风能 空气动 ×转速 传动链 ×转速
二、国内外风电产业发展概况
2007新增2007万KW,其中美国524.4万KW、西班牙352.2万KW、 中国328.7万KW。2006欧盟3.5%、西班牙超过6%、 德国超过7%、丹麦超过20%的电力供应 来自风电。风电开始从“补充能源” 朝向“战略替代能源”
的方向发展！
世界风电价格走向
风力发电工程概述
主要内容
一、国内外风电产业快速发展的背景 二、国内外风电产业发展概况 三、大型风电机组类型简介 四、风电机组控制系统简介 五、风电场设计及风电设备制造 六、美国国家风力技术研究中心简介 七、风电技术人才培养
一、国内外风电产业快速 发展的背景
工业革命以来，世界能源消费剧增煤 炭、石油、天然气等化石能源资源
发电机电功率
力特性
动态特性
动态特性
变距作用
调节器
变距要求
功率测定
控制器
功率变送器
动态特性
动态特性
动态特性
风力发电机组的动态控制特性
1、风电机组变流器系统
直驱型风电机组变流器系统
直驱型风电机组变流器系统
直驱型风电机组功率特性
风电机组的低电压穿越能力
e.on准则
2003年1月e.on公司改善电网联结要求生效，主要要 求如下： 无功在感性0.975到容性0.975之间可调；
平均电价
最高电价
0.6094 0.6090 0.6090 0.64786 0.9840 0.5330 0.5330 0.9154 0.9000 1.2000 0.5600 0.7400 0.6200 0.4600 0.7300 0.9000 0.7730 0.7246
三、大型风电机组类型简介
大型风电机组技术发展趋势
促进风电产业发展的法律和规定
《国家电网风电场接入电网技术规定》（试行） 《电网企业全额收购可再生能源电量监管办法》自 2007
年 9月 1日起施行。 《国防科技工业风力发电装备产业发展指南（ 2007-
2020 ）》 《中华人民共和国可再生能源法》
（2005年2月28日第十届全国人民代表大会常务委员会 第十四次会议通过
产业扶持
为了促进可再生能源技术进步和产业化发展，许多国家十分重视可再生 能源人才培养、研究开发、产业体系建设，建立了专门的研发机构，支持开 展可再生能源科学研究、技术开发和产业服务等工作。
资金支持
为了加快可再生能源的发展，许多国家为可再生能源发展提供了强有力 的资金支持，对技术研发、项目建设、产品销售和最终用户提供补贴。
消耗迅速，生态环境不断恶化， 特别是温室气体排放导致日
益严峻的全球气候变化， 人类社会的可持续发
展受到严重威胁。
据专家们估计， 地球上所接收到的 太阳辐射能大约有2%转 换成风能，全球的风能约为 274000万MW,其中可利用的风能为 2000万MW,比地球上可开发利用的水 能总量还要大10倍。
地 球 可 利 用 的 风 资 源
最佳传动链为直驱或半直驱结构。 半直驱齿轮箱（传动比在1：10以下）成本低、配置永磁发电机 效率高，机组在同容量下比基本驱动链结构发电成本低13%，在 几种驱动连结构中发电成本最低。
四、风电机组控制系统简介
风电机组综合控制系统
风 电 机 组 综 合 控 制 系 统 结 构 图
风电机组综合性控制系统基本功能
国际发展经验
目标引导
2007年初，欧盟又提出了新的发展目标，要求到 2020年，可再生能源消 费占到全部能源消费的 20％，可再生能源发电量占到全部发电量的 30％。 美国、日本、澳大利亚、印度、巴西等国也制定了明确的可再生能源发展目 标，引导可再生能源的发展。
政策激励
德国、丹麦、法国、西班牙等国采取优惠的固定电价收购可再生能源发 电量，英国、澳大利亚、日本等国实行可再生能源强制性市场配额政策，美 国、巴西、印度等国对可再生能源实行投资补贴和税收优惠等政策。
2007年底累计装机6458台，589万KW,位居世界第5位，
超额20%实现了2010年500万KW装机目标；
全国累计建成100多个风电场； 分布在22个省（市、自治区）；
2007
风电比例0.6%。
5000
2007
Nordex 浙江运达Suzlon 东汽 哈电 惠德
万源安迅能 2.05%
1.35% 0.94% 0.68% 0.09% 0.08%
A PERFORMANCE COMPARISION BETWEEN BRUSH AND BRUSHLESS DOUBLY FED ASYNCHRONOUS GENERATORS FOR WIND POWER SYSTEMS
75 kVA generator
the DFIGand BDFIG efficiencies are 0.943 and 0.937, The presented comparisons show that the brushless doubly fed induction generator is a viable solution for replacing the usual doubly fed induction generator.
shiguangkui@126.com
世界风电发展趋势
世界风电发展趋势
国外大型机组定子加工车间
国外大型机组定子加工车间
国 外 大 型 海 上 机 组
海上风电场
液 压 刹 车 系 统
2007年全球新增风电装机情况
根据GWEC公布的数据，2007年全球新增 风电装机2000万kw，较上年增加30%，截止 2007年底，全球风电装机已经达到9400万千瓦。 全球风机市场的规模达到360亿美元/年；从各国 家情况看，美国仍是当之无愧的第一大增量市 场，其2007年新增风电装机达到520万千瓦，西 班牙为第二大增量市场，规模为350万千瓦；中 国以340万千瓦居第三。
BDFTSIG效率是该系统的关键
The single-frame cascaded doubly-fed induction machine is a cascaded doubly-fed induction machine, but with the two induction machines in one common frame. Although this machine is mechanically more robust than the cascaded doubly-fed induction machine, it suffers from comparatively low efficiency
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
风电场名称
内蒙古朱日和风电场 内蒙古辉腾锡勒风电场
内蒙古商都风电场 内蒙古锡林浩特风电场
河北张北风电场 新疆达坂城风电场一厂 新疆达坂城风电场二厂
辽宁东岗风电场 辽宁大连横山风电场
浙江苍南风电场 海南东方风电场 广东南澳风电场 广东南澳振能风电场 福建东山澳仔山风电场 甘肃玉门风电场 吉林通榆风电场 上海崇明南汇风电场
无刷双馈双定子感应发电机转子
无刷双馈双定子感应发电机风电机组结构
笼型转子无刷双馈风电机组系统结构
无刷双馈风电机组类型
无刷双馈电机（Brushless doubly-fed machine）由串级 感应电机发展而来； 电机转子有特殊笼型、磁阻型和绕线型； 作为发电机最有希望结构： 双定子无刷双馈感应发电机（Brushless doubly-fed twin stator induction generator） 最有前景风电技术---半直驱型、直驱型
到 2020年，全国风电总装机容量达到 3000万千瓦。建成若干 个总装机容量 200万千瓦以上的风电大省。建成新疆达坂城、甘肃 玉门、苏沪沿海、内蒙古辉腾锡勒、河北张北和吉林白城等 6个百 万千瓦级大型风电基地，并建成 100万千瓦海上风电。
2007年底装机已达589万KW,预计今后数年装机400万KW左右/年， 2010年累计装机1400-1500万KW,2020年估计可达1.2-1.5亿KW。
中国风能资源分布
中国可开发风电装机容量
根据最新风能资源评价，全国陆地可利 用风能资源6-10亿千瓦，加上近岸海域可利 用风能资源，共计约1-2亿千瓦。主要分布 在两大风带：一是 “三北地区 ” （东北、 华北北部和西北地区）；二是东部沿海 陆地、岛屿及近岸海域。
中国风电发展规划
到 2010年，全国风电总装机容量达到 500万千瓦。重点在东部 沿海和 “三北 ”地区，建设 30个左右 10万千瓦等级的大型风电项 目，形成江苏、河北、内蒙古 3个 100万千瓦级的风电基地。建成 1～ 2个 10万千瓦级海上风电试点项目。
5、无刷双馈感应发电机风电机 组
MODELING AND STEADY-STATE PERFORMANCE ANALYSIS OF A BRUSHLESS DOUBLY FED TWIN STATOR INDUCTION GENERATOR
Leabharlann Baidu
3.72%
华锐大重 5.63%
金风科技 33.18%
GE Wind 12.95%
Gemesa 15.95%
2006年国内风电机组供应商分布
Vestas 23.39%
中海油渤海1.5MW机组
企业名称 Vestas Gamesa GE Wind Suzlon Repower Nordex
外资风电跨国公司整机在中国设厂情况
三种主流机型
1、 同步发电机无齿轮箱 直驱机组
直驱型电励磁机组内部结构
金风 1.5MW 直驱机组
永磁直驱型风电机组结构示意图
2、带高速齿轮箱的双馈感应发 电机机组
东汽引进机型
重齿 1.5MW 齿轮箱
东方1.5MW机组发电机
双馈型风电机组结构示意图
沈阳工业大学样机成本分布
高速齿轮箱问题频发
大型风电机组技术发展趋势
风电市场上销售的商业化机组容量一般为600～3000 kW，单机 容量最大的风电机组是由德国Enercon 公司生产的，容量为6 MW，预计2010 年将开发出10 MW 的风电机组。
现代风力发电技术面临的挑战及发展趋势主要在于如何进一步提 高效率、提高可靠性和降低成本。
在变速恒频风电系统中最具应用前景的是两种电机：永磁电机和 无刷双馈电机。
在华设厂地点
生产产品
投产时间
设计产能
天津
一期叶片，二期整机
2006年6月
80万千瓦
天津
整机外资风电跨国公司整机 在中国设厂情况
2006年7月
70万千瓦
沈阳
整机
天津
整机
2006年8月
80万千瓦
包头
整机
合资
80万千瓦
宁夏、西安
整机
合资
风电上网价格
特许权招标项目的中标电价：0.4365~0.519元，平均 0.477元； 已建风电场上网电价：0.46~1.2元，平均0.726元； 国产风电机组（600kW、750kW）销售价格：4500元 左右/kW； 国产兆瓦级风电机组的销售价格：大于6000元/ kW； 风电场建设投资：8000~10000元左右/kW。
Prof. Klinger（克林教授）德国风机研究所首 席教授:在风机15-20年的使用寿命中齿轮更换3 次是十分普遍的；
2001年3月至2002年6月，中国电力科学研究院对 全国风电场调查发现，内蒙古辉腾锡勒风电场33 台Micon600 机组的多数齿轮箱损坏并更换，新 疆达坂城风电二场12台Bonus600机组的齿轮箱都 坏了，被陆续更换。
3、低速齿轮箱半直驱机组
德国 航空 动力 能源 系统 有限 公司
5MW半直驱机组（同步机）
半 直 驱 齿 轮 箱
半 直 驱 齿 轮 箱
3MW半直驱型机组（异步机）
4、恒 速 恒 频 异 步 感 应 发电 机 机 组
这是上世纪80年代和90年代初的经典的风力发电系 统，其容量己从几十个千瓦级增大到兆瓦级，具有结 构与控制简单、性能可靠的优点。
风力发电机组的控制系统是综合性控制系统， 不仅监视电网、风况和机组运行参数，对机组进行 并网与脱网控制，以确保运行过程的安全性与可靠 性，而且还要根据风速与风向的变化，对机组进行 优化控制，以提高机组的运行效率和发电量。
电机控制系统和风机控制系统
风轮转矩
发电机转矩
风能 空气动 ×转速 传动链 ×转速
二、国内外风电产业发展概况
2007新增2007万KW,其中美国524.4万KW、西班牙352.2万KW、 中国328.7万KW。2006欧盟3.5%、西班牙超过6%、 德国超过7%、丹麦超过20%的电力供应 来自风电。风电开始从“补充能源” 朝向“战略替代能源”
的方向发展！
世界风电价格走向
风力发电工程概述
主要内容
一、国内外风电产业快速发展的背景 二、国内外风电产业发展概况 三、大型风电机组类型简介 四、风电机组控制系统简介 五、风电场设计及风电设备制造 六、美国国家风力技术研究中心简介 七、风电技术人才培养
一、国内外风电产业快速 发展的背景
工业革命以来，世界能源消费剧增煤 炭、石油、天然气等化石能源资源
发电机电功率
力特性
动态特性
动态特性
变距作用
调节器
变距要求
功率测定
控制器
功率变送器
动态特性
动态特性
动态特性
风力发电机组的动态控制特性
1、风电机组变流器系统
直驱型风电机组变流器系统
直驱型风电机组变流器系统
直驱型风电机组功率特性
风电机组的低电压穿越能力
e.on准则
2003年1月e.on公司改善电网联结要求生效，主要要 求如下： 无功在感性0.975到容性0.975之间可调；
平均电价
最高电价
0.6094 0.6090 0.6090 0.64786 0.9840 0.5330 0.5330 0.9154 0.9000 1.2000 0.5600 0.7400 0.6200 0.4600 0.7300 0.9000 0.7730 0.7246
三、大型风电机组类型简介
大型风电机组技术发展趋势
促进风电产业发展的法律和规定
《国家电网风电场接入电网技术规定》（试行） 《电网企业全额收购可再生能源电量监管办法》自 2007
年 9月 1日起施行。 《国防科技工业风力发电装备产业发展指南（ 2007-
2020 ）》 《中华人民共和国可再生能源法》
（2005年2月28日第十届全国人民代表大会常务委员会 第十四次会议通过
产业扶持
为了促进可再生能源技术进步和产业化发展，许多国家十分重视可再生 能源人才培养、研究开发、产业体系建设，建立了专门的研发机构，支持开 展可再生能源科学研究、技术开发和产业服务等工作。
资金支持
为了加快可再生能源的发展，许多国家为可再生能源发展提供了强有力 的资金支持，对技术研发、项目建设、产品销售和最终用户提供补贴。
消耗迅速，生态环境不断恶化， 特别是温室气体排放导致日
益严峻的全球气候变化， 人类社会的可持续发
展受到严重威胁。
据专家们估计， 地球上所接收到的 太阳辐射能大约有2%转 换成风能，全球的风能约为 274000万MW,其中可利用的风能为 2000万MW,比地球上可开发利用的水 能总量还要大10倍。
地 球 可 利 用 的 风 资 源
最佳传动链为直驱或半直驱结构。 半直驱齿轮箱（传动比在1：10以下）成本低、配置永磁发电机 效率高，机组在同容量下比基本驱动链结构发电成本低13%，在 几种驱动连结构中发电成本最低。
四、风电机组控制系统简介
风电机组综合控制系统
风 电 机 组 综 合 控 制 系 统 结 构 图
风电机组综合性控制系统基本功能
国际发展经验
目标引导
2007年初，欧盟又提出了新的发展目标，要求到 2020年，可再生能源消 费占到全部能源消费的 20％，可再生能源发电量占到全部发电量的 30％。 美国、日本、澳大利亚、印度、巴西等国也制定了明确的可再生能源发展目 标，引导可再生能源的发展。
政策激励
德国、丹麦、法国、西班牙等国采取优惠的固定电价收购可再生能源发 电量，英国、澳大利亚、日本等国实行可再生能源强制性市场配额政策，美 国、巴西、印度等国对可再生能源实行投资补贴和税收优惠等政策。
2007年底累计装机6458台，589万KW,位居世界第5位，
超额20%实现了2010年500万KW装机目标；
全国累计建成100多个风电场； 分布在22个省（市、自治区）；
2007
风电比例0.6%。
5000
2007
Nordex 浙江运达Suzlon 东汽 哈电 惠德
万源安迅能 2.05%
1.35% 0.94% 0.68% 0.09% 0.08%
A PERFORMANCE COMPARISION BETWEEN BRUSH AND BRUSHLESS DOUBLY FED ASYNCHRONOUS GENERATORS FOR WIND POWER SYSTEMS
75 kVA generator
the DFIGand BDFIG efficiencies are 0.943 and 0.937, The presented comparisons show that the brushless doubly fed induction generator is a viable solution for replacing the usual doubly fed induction generator.
shiguangkui@126.com
世界风电发展趋势
世界风电发展趋势
国外大型机组定子加工车间
国外大型机组定子加工车间
国 外 大 型 海 上 机 组
海上风电场
液 压 刹 车 系 统
2007年全球新增风电装机情况
根据GWEC公布的数据，2007年全球新增 风电装机2000万kw，较上年增加30%，截止 2007年底，全球风电装机已经达到9400万千瓦。 全球风机市场的规模达到360亿美元/年；从各国 家情况看，美国仍是当之无愧的第一大增量市 场，其2007年新增风电装机达到520万千瓦，西 班牙为第二大增量市场，规模为350万千瓦；中 国以340万千瓦居第三。
BDFTSIG效率是该系统的关键
The single-frame cascaded doubly-fed induction machine is a cascaded doubly-fed induction machine, but with the two induction machines in one common frame. Although this machine is mechanically more robust than the cascaded doubly-fed induction machine, it suffers from comparatively low efficiency
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
风电场名称
内蒙古朱日和风电场 内蒙古辉腾锡勒风电场
内蒙古商都风电场 内蒙古锡林浩特风电场
河北张北风电场 新疆达坂城风电场一厂 新疆达坂城风电场二厂
辽宁东岗风电场 辽宁大连横山风电场
浙江苍南风电场 海南东方风电场 广东南澳风电场 广东南澳振能风电场 福建东山澳仔山风电场 甘肃玉门风电场 吉林通榆风电场 上海崇明南汇风电场
无刷双馈双定子感应发电机转子
无刷双馈双定子感应发电机风电机组结构
笼型转子无刷双馈风电机组系统结构
无刷双馈风电机组类型
无刷双馈电机（Brushless doubly-fed machine）由串级 感应电机发展而来； 电机转子有特殊笼型、磁阻型和绕线型； 作为发电机最有希望结构： 双定子无刷双馈感应发电机（Brushless doubly-fed twin stator induction generator） 最有前景风电技术---半直驱型、直驱型
到 2020年，全国风电总装机容量达到 3000万千瓦。建成若干 个总装机容量 200万千瓦以上的风电大省。建成新疆达坂城、甘肃 玉门、苏沪沿海、内蒙古辉腾锡勒、河北张北和吉林白城等 6个百 万千瓦级大型风电基地，并建成 100万千瓦海上风电。
2007年底装机已达589万KW,预计今后数年装机400万KW左右/年， 2010年累计装机1400-1500万KW,2020年估计可达1.2-1.5亿KW。
中国风能资源分布
中国可开发风电装机容量
根据最新风能资源评价，全国陆地可利 用风能资源6-10亿千瓦，加上近岸海域可利 用风能资源，共计约1-2亿千瓦。主要分布 在两大风带：一是 “三北地区 ” （东北、 华北北部和西北地区）；二是东部沿海 陆地、岛屿及近岸海域。
中国风电发展规划
到 2010年，全国风电总装机容量达到 500万千瓦。重点在东部 沿海和 “三北 ”地区，建设 30个左右 10万千瓦等级的大型风电项 目，形成江苏、河北、内蒙古 3个 100万千瓦级的风电基地。建成 1～ 2个 10万千瓦级海上风电试点项目。