世界风电发展史..
第二章 风电历史
2005年 2005年２月16日，《京都议定书》正式生效。这是人类历史 16日 京都议定书》正式生效。 上首次以法规的形式限制温室气体排放。为了促进各国完成 上首次以法规的形式限制温室气体排放。 温室气体减排目标，议定书允许采取以下四种减排方式： 温室气体减排目标，议定书允许采取以下四种减排方式： 两个发达国家之间可以进行排放额度买卖的“ 一、两个发达国家之间可以进行排放额度买卖的“排放权 交易” 即难以完成削减任务的国家， 交易”，即难以完成削减任务的国家，可以花钱从超额完成 任务的国家买进超出的额度。 任务的国家买进超出的额度。 净排放量”计算温室气体排放量， 二、以“净排放量”计算温室气体排放量，即从本国实际 排放量中扣除森林所吸收的二氧化碳的数量。 排放量中扣除森林所吸收的二氧化碳的数量。 可以采用绿色开发机制， 三、可以采用绿色开发机制，促使发达国家和发展中国家 共同减排温室气体。 共同减排温室气体。 可以采用“集团方式” 四、可以采用“集团方式”，即欧盟内部的许多国家可视 为一个整体，采取有的国家削减、有的国家增加的方法， 为一个整体，采取有的国家削减、有的国家增加的方法，在 总体上完成减排任务。 总体上完成减排任务。
1891年丹麦研制的风电机组 年丹麦研制的风电机组
美国的小型风电机组
20世纪30年代后，美国开始研制大中型风力发电机。 20世纪30年代后，美国开始研制大中型风力发电机。 世纪30年代后 1941年设计了一台1250kW的大型风力发电机 年设计了一台1250kW的大型风力发电机， 1941年设计了一台1250kW的大型风力发电机，风轮直径 53m，二叶片，作为常规电站并入电网。 53m，二叶片，作为常规电站并入电网。 丹麦在风力机并网方面研究比较深入， 丹麦在风力机并网方面研究比较深入，最具代表性的风力 机是盖瑟风力发电机组。额定功率200kW 200kW， 机是盖瑟风力发电机组。额定功率200kW，年平均发电量 45万kW·h，采用异步发电机、定桨距风轮、 45万kW·h，采用异步发电机、定桨距风轮、叶片端部有 制动翼片。 制动翼片。
风力发电的发展历史、现状及趋势综述
CAIXUN 财讯－105－风力发电的发展历史、现状及趋势综述□ 西华大学西华学院 刘峻豪 / 文随着全球科技技术爆发式提升，作为主要能源提供的化石能源日渐枯竭，源。
现主要发展的替代能源即新能源主本文主要探究风力发电的发展历史、现本不会破坏环境，是稳定、安全的能源。
发电技术。
风能 风力发电 控制技术 电力系统风能利用历史（1）世界风能利用历史数千年前就出现了利用风能带动帆航行的船。
后又制造出一种风力机，可以利用风能来碾米和提水。
虽然人类利用风能在历史上很早就出现，但是风力发电技术发展却只有不到两百年的历史。
19世纪80年代末期，第一台的风力发电机由美国制造成功，但仅有12kw 的功率。
1939年至1945年期间，丹麦首次投入使用少叶片风力发电机。
19世纪50年代初期，丹麦制造出第一台交流风力发电机。
1930年至1960年，丹麦、美国等欧美国家开始研发更大功率的风力发电机。
20世纪80年代，已出现630kW 的风力发电机，国际技术已攻破风力发电技术瓶颈，大幅降低风力发电成本。
1990年，新一代风力发电机的雏形已形成。
（2）我国风力发电历史上个世纪90年以来，大型风力机开始在我国推广应用，取得了可喜的成就。
截止2000年底，全国建成风电场27个，分布在10余个省区，安装机组800余台，最大容量为1300千瓦，总装机容量为400兆瓦，1996年至2001年风电装机容量的平均年增长率为16%，我国已跻身风力发电行业快速发展的国家行列。
2016年中国风电新增装机量2337万千瓦，累计装机量达到1.69亿千瓦，其中海上风电新增装机59万千瓦，累积装机容量为163万千瓦。
目前发达欧美国家大功率风力发电机制造水平远远领先我国。
在第八、九个五年计划期间，风力发电得到国家重视，被列入重点科研项目，取得了一些突破性成就。
在1980年至1990年，我国尝试研制过变桨距调节风力发电机，由于当时我国机械控制水平较低，研发的机组可靠性差，没有形成产业化，此技术并未发展起来。
国际风电发展史
国际风电发展史当涉及到技术难题，比如如何把大规模的高度不稳定的风电安全并网时，丹麦的领先地位就凸显无疑。
而当我们把目光转向那些风电装机容量最大的国家，比如美国、德国、西班牙、印度，就会发现，这些国家风电行业的飞速发展，无一例外与政府强有力的政策支持有着很大的关系。
美国：从鼓励装机到鼓励发电美国的风电政策在20世纪90年代前后有一个转变的过程。
在20世纪80年代，可以归纳为投资抵税和高电价收购。
到了90年代之后，逐渐采用直补发电量的方式，主要目的是由鼓励装机变为鼓励多发电，其实也就是鼓励风电并网。
从2004年开始，美国风电发展速度和装机容量增长均保持世界领先地位，这主要得益于其实施了“生产税返还”政策，该政策相当于给并网风电提供了约1美分/千瓦时的电价补贴，使资源比较好的风电项目在经济上具备可行性。
此外，2009年2月，美国国会依据“经济刺激法案”，决定投资110亿美元用于智能电网研究和建设，其中将新建4827公里采用先进输电技术的电网，目的是接纳更多的可再生能源电力，新建电网将采用先进的电源配置、电网调度管理和储能技术及装备，以扩大风电等可再生能源电力在电网中的比例。
从性能角度看，美国现在的风力发电场已经与常规发电场具有很多的共同之处，如可以具有变化的电力输出等。
随着风电注入的不断增加，大多数系统运营商已经认识到风力发电场可以与常规风电场一样，在有波动的情况下进行稳定的系统运作。
当然，如果要实现2030年风能占20％的目标，还有待于大量建造新的电力传输网络。
这些超高速传输网络就像一条行驶着各种车辆的高速公路，承载着各种混合电能，能够把风电从发电场远距离输送到用电负荷中心。
德国：优惠的上网电价德国在2001年到2007年保持风电装机容量世界第一，到2008年底累计达到2390万千瓦，直到最近才被美国超越。
德国风电发展取得的成就，主要得益于其固定的上网电价政策。
1990年，德国议会通过强制购电法。
该法案规定：电力公司必须让风电上网，并以固定价格收购其全部电量；以当地电力公司销售价格的90%作为风电上网价格；风电上网价格与常规发电技术的成本差价由当地电网承担。
2006年世界风电发展
加 拿大 ）欧洲 继续 保持其 领 先地位 ， 。 亚洲 正成 为全 风电发展 主要 还是依靠 国际发 展基 金支持。
建 设关 系到南 水 北调 工程 的顺 利进 行， 系到该 地 为４ ５ 万 ｌ ， Ｌ ０ ５ 关 ８ ５ ￣２ ０ 年增 长 ｌ ．％， ８７ 当年新 增 装机
７ 万ｌ 欧洲 风 电装机 占世界风 电装机 的６ ．％， ５４ 区４ 个市县人 民 的生存 环境 的改善。 据国家 编制 ７ １ 。 ９ 根 的规划 ， 山东省 加快了该地 区 的城市 污 水处理 厂 的 比２ ０ 年 回落 ３ ８ ＂ ０５ ．４ 百分点 。 续 保持 世 界领 先 地 继
０５ ２ 万 Ｗ增 加到 ２ ０ ＜ 增 长 １６７ ６ 万ｌ Ｗ， ０ ．％； ［ 本刊讯 ］０ ６ ２ ０ 年世界 风 电继 续 蓬勃 发 展 ， 至 ２ ０ 年 的 １６ ｋ 截
３ 万 Ｗ。 ０５ 位 年底风 电装机容量 已达７ ２ 万 ｋ ， ４ ２ Ｗ 比上年增 ￣ １２ 当年新 增装机 １５ ｋ 世界 排 名由２ ０ 年第８ 上 Ｈ５０
转可基本 满足该地 区的污染治理需要 。
美国风 电装 机仍居世界第 三位 ， ０ Ｗ ， 为ｌ６ 万ｋ １
城 市污 水处理 厂运转 不正常一直是 制约污 染治 比２ ０ 年 增 长２ ％， ０５ ７ 当年新 增 装机 ２ ５ ｋ 加 拿 ４ 万 Ｗ。
理 的瓶 颈 ， 流域 各城 市大 力推进 污水处 理 厂 的市 大 风电迅速 发展 ， 该 装机为 １６ ｌ ， ４ 万 增长 ｌ４ 当年 ｌ％， ８ Ｗ。 场化 运作 ， ｌ 有３ 座污 水处 理厂采用 了Ｂ 、 Ｔ、 ＯＴ ＴＯ 合 新增 装机７万 ｋ 资合作 方式运作 ， 大了污水处 理费的征收力度， 加 流
风力发电的发展史
二、风能的先驱——Poul la Cour
Poul la Cour（1846-1908）是一名气 象学家同时也是现代风力发电机的先驱。 Poul la Cour 是现代空气动力学的鼻 祖，他建了一个属于他自己的风洞来实 验风力发电机。图中是Poul la Cour和 他的妻子。Poul la Cour致力于能源储 存的研究，将风力机发出的电力用于电 解来生产氢气，供他学校的瓦斯灯使用。 这个计划的唯一缺点是，由于氢气中含 有少量氧气致使氢气爆炸，他不得不数 次更换几个学校的的窗户。
金风科技股份有限公司
Johannes Juul风力发电机
创新的200KW Gedser 风力发电机在1956-57年由 Johannes Juul为SEAS电力公司建成，风机安装 在丹麦南部的Gedser海岸。三叶片，上风向，带 有电动机械偏航和异步发电机的风力发电机是现 代风力发电机的设计先驱。这台风力机是失速调 节型风力机，Johannes Juul发明了紧急气动叶尖 刹车，在风机过速时通过离心力的作用释放。基 本上，现代失速型风力发电机上使用着相同的系 统。这台风力发电机，在随后的很多年中一直是 世界上最大的。它在无需维护的情况下，运行了 11年。风力机的机舱和叶轮现在在丹麦 Bjerringbro电力博物馆中展出。
五、1980年后的风力发电机
Riisager 风力发电机
一个名叫Christian Riisager的木匠在 自已家的后院安装了一台小型的22KW 的风力发电机，他以Gedser风力机的 设计为基础，尽可能地采用了便宜的 标准部件（如，用一台电动机作为发 电机，把汽车的部件用作齿箱和机械 刹车）。Riisager的风力发电机在丹麦 许多私人家庭中成为了成功的典范， 同时他的成功给丹麦的风力发电机制 造商提供了灵感，从1980年起，制造 商开始设计他们自己的风力发电机。
风力发电历程
你有没有留意过平原上不停转悠的“风车”？要明白，咱们现在觉得平常得不能再平常的东西，在上个世纪，那可是国外用来阻碍咱们经济发展的武器之一。
上1986年，丹麦的三台风机撞开中国风电的大门。
此后十几年，中国的风电市场一直由外资垄断把持，被卡住脖子的中国痛苦不堪。
1999年，历经艰辛，我们才搞出首台国产风机S600。
2005年，全球风电霸主维斯塔斯大放豪言，风能将成为和石油天然气一样的主流能源，其全球及中国市场份额都将大幅上涨。
那时，他在中国的市占率是38%，2020年国际三大风电巨头维斯塔斯、西门子、歌美飒和GE在中国的市场占有率合计4%，曾经不可一世的风电大佬只能在本土企业的胃口饭量之外，抢点量少劣质的残羹冷炙。
2021年，西门子、戈美飒决定退出中国陆上风电市场，因为中国是国内制造商的市场，短短30多年，中国风电市场风云变幻，判若云泥。
外资巨头节节败退，中国风电艰难崛起？一场激动人心的风电逆袭之旅。
风电的故事还得从举世闻名的童话王国丹麦说起。
世纪八十年代，咱国家大力搞工农业发展的时候，碰到了个特别让人闹心的问题，那就是电力。
为了把工业发展起来，政府号召全民搞电，去解决电力不够的状况。
就在这时候，比起火电跟水电，风力发电的好处就凸显出来了。
在历史当中，咱们国家很早就开始搞风能的开发利用了，不过主要是靠风能来提水蓄能然后发电。
比如说，在风大的地区，借助河流山川，搞水力发电。
在这当中，风的作用能让提水蓄能的效率更高。
但要是只靠风力来发电，这方面仍旧是啥都没有。
老百姓正起劲地把水力发电跟风能结合起来给工业发展供电呢，可在地球的另一个地方，也就是丹麦，早就有了特现代化的风力设备。
1891年，丹麦气象学家保罗拉库尔引入空气动力学原理设计，建造了世界上第一台现代意义的风力发电机。
此后100多年，从主流技术路线到先进材料研发，从世界首个海上风电场到覆盖全球的商业网络，丹麦这个只有500多万人口的北欧小国一直屹立在风电产业金字塔的尖端，俯视全球，丹麦风电大佬维斯塔斯便是其中最杰出的代表。
2000年世界风电的发展情况
一&
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盛 华 仁 提 出明 年 经 贸工 作 重点 董 辅仁
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一2
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风力发电的发展历史、现状及趋势综述
风力发电的发展历史、现状及趋势综述随着全球科技技术爆发武提升。
作为主要能源提供的化石能源日渐柘竭，从长远来看人类必须找到其他的代替能源。
现主要发展的替代能源印新能源主要有风能、核能、太阳能、地热能等等。
本文主要探究风力发电的发展历史、现状及趋势。
风为是可再生能源，而且基本不会破坏环境，是稳定、安全的能源。
因此，世界大部分国家正努力研发风力发电技术。
风能风力发电控制技术电力系统风能利用历史（1）世界风能利用历史数千年前就出现了利用风能带动帆航行的船。
后又制造出一种风力机，可以利用风能来碾米和提水。
虽然人类利用风能在历史上很早就出现，但是风力发电技术发展却只有不到两百年的历史。
19世纪80年代末期，第一台的风力发电机由美国制造成功，但仅有12kw的功率。
1939年至1945年期间，丹麦首次投入使用少叶片风力发电机。
19世纪50年代初期，丹麦制造出第一台交流风力发电机。
1930年至1960年，丹麦、美国等欧美国家开始研发更大功率的风力发电机。
20世纪80年代，已出现630kW的风力发电机，国际技术已攻破风力发电技术瓶颈，大幅降低风力发电成本。
1990年，新一代风力发电机的雏形已形成。
（2）我国风力发电历史上个世纪90年以来，大型风力机开始在我国推广应用，取得了可喜的成就。
截止2000年底，全国建成风电场27个，分布在10余个省区，安装机组800余台，最大容量为1300千瓦，总装机容量为400兆瓦，1996年至2001年风电装机容量的平均年增长率为16%，我国已跻身风力发电行业快速发展的国家行列。
2016年中国风电新增装机量2337万千瓦，累计装机量达到1.69亿千瓦，其中海上风电新增装机59万千瓦，累积装机容量为163万千瓦。
目前发达欧美国家大功率风力发电机制造水平远远领先我国。
在第八、九个五年计划期间，风力发电得到国家重视，被列入重点科研项目，取得了一些突破性成就。
在1980年至1990年，我国尝试研制过变桨距调节风力发电机，由于当时我国机械控制水平较低，研发的机组可靠性差，没有形成产业化，此技术并未发展起来。
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MW 台 MW m 万kWh
h ％ ％ 万kWh h
2 50 100 70 37305
3731 5.18 25 26529 2653 0.303
3 34 102 90 35431
3474 6.31 25 24896 2441 0.279
3 34 102 90 35731
3503 6.08 25 25169 2468 0.282
风力发电发展简介
什么是风电？
风电：是风能发电或者风力发电的简称。属于 可再生能源，清洁能源。风能是最具大规模开 发和商业化发展前景的可再生能源，风力发电 是可再生能源领域中技术最成熟、发展最快的 发电技术
世界风力发电协会及相关机构： NREL （美国可再生能源实验室） ECN （荷兰能源研究中心） AWEA（美国风能协会） EWEA（欧洲风能协会） BWEA（英国风能协会） CWEA（中国风能协会）
Nordex 2.5MW风机于 2000年春投入运行。叶轮直 径为80米。图片中的风机位 于德国Grevenbroich，塔 架高度为80米。风机为桨矩 控制。现在是世界上最大的 商业化风力发电机。
GE 3.6MW
Vestas 4.5MW
叶轮直径 120米
Repower 5MW
额定功率 5 MW
风力机的起源
• 风力机最早出现在三千年前,当时主要用于碾米和提水。 • 第一台水平轴式风力机出现在十二世纪。
• 在农场用来给牲畜和居民提水的风力机。 • 用来给无电地区农牧民供电的小型风力发电机。
风能的先驱 Charles F. Brush
Charles F. Brush （ 1849-1929）是 美国电力工业的奠基人之一。他发 明了一种效率非常高的直流发电机 应用于公共电网，发明了第一个商 业化电弧光灯，找到了一种高效的 制造铅酸蓄电池的方法。他自己的 公 司 Brush Electric 位 于 俄 亥 俄 州 Cleveland 市。 1889 年他卖掉了公司， 1892 年与爱迪生通用电气公司合并 取名通用电气公司（GE）。
三、2003-2007：产业化发展阶 段
• 此阶段主要是通过实施风电特许权招标项目确定风电场投
金风科技股份有限公司
Bonus 2MW
Bonus 2MW于1998年秋投入运 行。叶轮直径为72米。在这种 状况下（德国威廉港），塔架 为60米。风机主要为海上风电 场而设计，为混合失速控制 （Bonus商标上称其为主动失 速）。类似的风机有Bonus 1MW 和1.3MW风机。
Nordex 2.5MW
多兆瓦级风力机
NEG Micon 2MW
NEG Micon 2MW风力机于1999年8 月投入运行。叶轮直径为72米。在 这种条件下（丹麦Hagesholm）， 风机塔架高度为68米。在图片的背 景中可以看到另两台风机的基础。 风机将用于海上风电。外界象 1500kWNEG Micon这样的风机如 此之多，致使你不得不通过观察风 机的停止状态（叶片侧风）来区别： 2MW的风机叶片是桨矩调节的，因 为风机是主动失速控制，而1500kW 风机是被动失速控制。
目前大型风力机技术
制造商 REPower 容量 (MW) 5.0 叶轮直 径. (m) 125 116 技术 2级行星，1级斜齿，主轴由两个巨大的轴承支撑， 传统设计，叶片61.5 m (19T). 机头总重350T Multibird, 单级行星齿轮传动比1:10, 发电机中转 速 150 rpm, 变速5.9 至 15.1 rpm, 机头总重 290T 直驱，机头总重-500T 2 级行星，1级斜齿，变速，双馈感应电机，叶片 54米，机头总重214T 2 级行星，1级斜齿，变速8.5至15.3 rpm, 双馈感 应电机 紧凑型驱动链，单主轴轴承， 2 级行星，1级斜 齿，机头总重 140T
单机容量 风电场名称 Frederikshavn, Denmark Frederikshavn, Denmark Frederikshavn, Denmark Wilhelmshafen, Denmark 2003 Enercon,E112 1 4.5 2003 Nordex, N90 1 2.3 2003 Bonus ,B82.4 1 2.3 2003 Vestas, V90 1 3 建设年份 机型 台数 (MW)
F.L.Smidth 风机
Gedser 风力发电机来自Tvind 2 MW风力发电机
与小风机不同的是Tvind 2 MW风力机， 它是一台相当革命的风机。这台机组 是下风向变速风机，叶轮直径为54米， 发电机为同步发电机。目前，这台风 力机还在正常地运行之中。早期丹麦 的风力发电机与德国，美国、英国或 加拿大政府资助大型风力发电机研制 工程完全不同。最后，由Gedser风力 发电机 改良的古典三叶片、上风向风 力机设计在疯狂的竞争中成为商业赢 家。
3 34 102 90 37210
3648 6.21 25 26174 2566 0.293
5 20 100 95 37570
3757 5.55 25 26614 2641 0.304
万元 万元 万元 万元 元/kW 元/kWh
156000 12500 43000 211500 21150 7.97
叶轮直径 126,0 m
轮毂高度 100–120 m 陆地 90–100 m 近海
功率控制 电动变桨
叶轮转速 6,9–12,1 1/min
风电场
丹麦的风电场Middelgrunden 丹麦现在的风电总装机约2000MW,有 约6000台风力机在运行。其中80% 风力机属于个人或当地风力机合资公 司。丹麦最大的风电场是 Middelgrunden，而且它还是当时 世界上最大的海上风电场，拥有20 台Bonus 2MW风力机，总装机为 40MW。丹麦最大的陆地风电场是位 于洛兰岛的Syltholm风电场，拥有 35台NEG Micon750kW风力机，总 装机容量为26.25MW。
173000 12300 47000 232300 22775 9.33
142000 12300 47000 201300 19735 8
130000 12300 55420 197720 19385 7.55
172500 12000 32000 216500 21650 8.13
海上风电场
国外已建、在建海上风电场统计表
九、兆瓦级风力发电机
Nortank1500
图片上是NEG Micon1500kW风 机，于1995年投入运行。此型风 机最初的模式是叶轮直径为60米， 两台750kW发电机并联。最新的 模式是1500/750kW模式（两台 750KW发电机）叶轮直径为64米。 这张照片在丹麦西部靠近Esbjerg 市的 Tjaereborg拍摄的。
Vastas 1.5MW
Vastas 1.5MW风机的原形于 1996年问世。最初的模式是 63米叶轮直径，一台1500kW 发电机。最新的模式是68米 叶轮直径一台两极发电机 1650/300kW。照片上吊车正 在吊装机舱。在它的左侧可以 看到ELSAM 2MW测试风机 （混凝土塔架），还有再远一 些的NEG Micon 1500kW风 力机。
我国首个海上风电项目 上海市东海大桥10万千瓦风电场
东海大桥发电机组选型和布置
项目 单位 方案一 方案二 Vestas 机型 Vestas 2MW 3MW 上海电气3MW 华锐风电3MW 方案三 方案四 方案五 REpower 5 MW
单机容量 台数 总装机容量 轮毂高度 理论发电量
理论利用小时 尾流影响率 其他折减率 年上网电量 装机利用小时 容量系数 比较投资估算 风机设备、塔筒及安装 场内电缆 风机基础费用 比较投资合计 单位千瓦比较投资 单位电度比较投资
我国风电发展历程
• • • •
一、1986-1993：早期示范阶段 二、1994-2003: 产业化探索阶段 三、2003-2007：产业化发展阶段 四、2008-今： 大规模发展阶段
一、1986-1993：早期示范阶段
• 此阶段主要是利用国外赠款及贷款，建设
小型示范风电场，政府的扶持主要在资金 方面，如投资风电场项目及支持风电机组 研制。我国主要利用丹麦、德国、西班牙 政府贷款，进行一些小项目的示范。欧洲 风电大国利用本国贷款和赠款的条件，将 他们的风机在中国市场进行试验运行，积 累了大量的经验。同时国家“七·五”“八· 五”设立的国产风机攻关项目，取得了初 步成果。
重力概念基础
桩基础
三角架基础
三角架基础
浮标概念基础
风力发电技术发展现状
丹麦技术
• 水平轴 • 上风向 • 三叶片 • 气动叶尖刹车 • 失速调节 • 固定转速 • 双绕阻感应型发电机
风力发电机类型
• 恒速 • 变速
• a) 失速调节 • b) 桨矩调节 • a) 双馈异步电机，带齿箱 • b) 直驱同步电机，无齿箱
Pfleiderer 5.0
Enercon NEGMicon GE Wind Vestas
4.5 4.2 3.5 3.0
112 110 104 90
未来技术发展趋势
• 降低机组重量
– 结构紧凑型驱动链 – 轻型叶片 – 结构紧凑型齿轮箱
• 优化滑差 • 永磁发电机
自1980年以来风力发电机组的发展历程
二、1994-2003: 产业化探索阶 段
• 此阶段首次探索建立了强制性收购、还本付息电
价和成本分摊制度，由于投资者利益得到保障， 贷款建设风电场开始发展。在第一阶段取得的成 果基础上，中国各级政府相继出台了各种优惠的 鼓励政策。科技部通过科技攻关和国家863 高科 技项目促进风电技术的发展，原经贸委、计委分 别通过双加工程、国债项目、乘风计划等项目促 进风电的持续发展。但随着1998 年电力体制向竞 争性市场改革，政策不明确，发展又趋缓慢。