风力发电项目介绍

风力发电详细介绍

风力发电是指把风的动能转为电能。风能是一种清洁无公害的的可再生能源能源，很早就被人们利用，主

要是通过风车来抽水、磨面等，而现在，人们感兴趣的是如何利用风来发电。

利用风力发电非常环保，且风能蕴量巨大，因此日益受到世界各国的重视。

资源

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我国风能资源丰富，可开发利用的风能储量约10亿kW，其中，

中国风电场

陆地上风能储量约2.53亿kW（陆地上离地10m高度资料计算），海上可开发和利用的风能储量约7.5

亿kW，共计10亿kW。而2003年底全国电力装机约5.67亿kW。

风是没有公害的能源之一。而且它取之不尽，用之不竭。对于缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带，因地制宜地利用风力发电，非常适合，大有可为。海上风电是可再生能源发展的重要

领域，是推动风电技术进步和产业升级的重要力量，是促进能源结构调整的重要措施。我国海上风能资源丰富，加快海上风电项目建设，对于促进沿海地区治理大气雾霾、调整能源结构和转变经济发展方式具有重要意义。

国家能源局2015年9月21日发布数据显示，到2015年7月底，纳入海上风电开发建设方案的项目已建成投产2个、装机容量6.1万千瓦，核准在建9个、装机容量170.2万千瓦，核准待建6个，装机容量154万

千瓦。这与2014年末国家能源局《全国海上风电开发建设方案（2014-2016）》规划的总装机容量1053万千

瓦的44个项目相距甚远。为此，国家能源局要求，进一步做好海上风电开发建设工作，加快推动海上风电发展。利用

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风是一种潜力很大的新能源，十八世纪初

风力发电图

，横扫英法两国的一次狂暴大风，吹毁了四百座风力磨坊、八百座房屋、一百座教堂、四百多条帆船，并有数千人受到伤害，二十五万株大树连根拔起。仅就拔树一事而论，风在数秒钟内就发出了一千万马力(即750

万千瓦；一马力等于0．75千瓦)的功率!有人估计过，地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦，几乎是

现在全世界水力发电量的10倍。目前全世界每年燃烧煤所获得的能量，只有风力在一年内所提供能量的三分之一。因此，国内外都很重视利用风力来发电，开发新能源。

利用风力发电的尝试，早在二十世纪初就已经开始了。三十年代，丹麦、瑞典、苏联和美国应用航空工业的旋翼技术，成功地研制了一些小型风力发电装置。这种小型风力发电机，广泛在多风的海岛和偏僻的乡村使用，它所获得的电力成本比小型内燃机的发电成本低得多。不过，当时的发电量较低，大都在5千瓦以下。

目前，据了解，国外已生

内蒙古草原上的风力发电机

产出15，40，45，100，225千瓦的风力发电机了。1978年1月，美国在新墨西哥州的克莱顿镇建成的200千瓦风力发电机，其叶片直径为38米，发电量足够60户居民用电。而1978年初夏，在丹麦日德兰半岛西海岸投入运行的风力发电装置，其发电量则达2000千瓦，风车高57米，所发电量的75%送入电网，其余供给附近的一所学校用。

1979年上半年，美国在北卡罗来纳州的蓝岭山，又建成了一座世界上最大的发电用的风车。这个风车有十层楼高，风车钢叶片的直径60米；叶片安装在一个塔型建筑物上，因此风车可自由转动并从任何一个方向获得电力；风力时速在38公里以上时，发电能力也可达2000千瓦。由于这个丘陵地区的平均风力时速只有29

公里，因此风车不能全部运动。据估计，即使全年只有一半时间运转，它就能够满足北卡罗来纳州七个县1%到2%的用电需要。

历史

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风很早就被人们利用--主要是通过风车来抽水、磨面……。现在，人们感兴趣的，首先是如何利用风来发电。

风是一种潜力很大的新能源，人们

台湾台中高美湿地的风力发电机

也许还记得，十八世纪初，横扫英法两国的一次狂暴大风，吹毁了四百座风力磨坊、八百座房屋、一百座教堂、四百多条帆船，并有数千人受到伤害，二十五万株大树连根拔起。仅就拔树一事而论，风在数秒钟内就发出了一千万马力(即750万千瓦；一马力等于0．75千瓦)的功率!有人估计过，地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦，几乎是现在全世界水力发电量的10倍。目前全世界每年燃烧煤所获得的能量，只有风力在一年内所提供能量的三分之一。因此，国内外都很重视利用风力来发电，开发新能源。

原理

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把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每

秒三米的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电不需

要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染。 [3]

风力发电所需要的装置，称作风力发电机组。这种风力发电机组，大体上可分风轮(包括尾舵)、发电机和

塔筒三部分。（大型风力发电站基本上没有尾舵，一般只有小型（包括家用型）才会拥有尾舵）

风轮是把风的动能转变为机械能的重要部件，它由若干只叶片组成。当风吹向浆叶时，桨叶上产生气动力驱动风轮转动。桨叶的材料要求强度高、重量轻，目前多用玻璃钢或其它复合材料(如碳纤维)来制造。（现在还

有一些垂直风轮，s型旋转叶片等，其作用也与常规螺旋桨型叶片相同）

由于风轮的转速比较低，而且风力的大小和方向经常变化着，这又使转速不稳定；所以，在带动发电机之前，还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速的齿轮变速箱，再加一个调速机构使转速保持稳定，然后再

联接到发电机上。为保持风轮始终对准风向以获得最大的功率，还需在风轮的后面装一个类似风向标的尾舵。

铁塔是支承风轮、尾舵和发电机的构架。它一般修建得比较高，为的是获得较大的和较均匀的风力，又要有足够的强度。铁塔高度视地面障碍物对风速影响的情况，以及风轮的直径大小而定，一般在6-20米范围内。

发电机的作用，是把由风轮得到的恒定转速，通过升速传递给发电机构均匀运转，因而把机械能转变为电能。

风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行；中国也在西部地区大力提倡。小型风力发电系统效率很高，但它不是只由一个发电机头组成的，而是一个有一定科技含量的小系统：风力发电机+充电器+数字逆变器。风力发电

机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要，各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。

一般说来，三级风就有利用的价值。但从经济合理的角度出发，风速大于每秒4米才适宜于发电。据测定，一台55千瓦的风力发电机组，当风速为每秒9.5米时，机组的输出功率为55千瓦；当风速每秒8米时，功率

为38千瓦；风速每秒6米时，只有16千瓦；而风速每秒5米时，仅为9.5千瓦。可见风力愈大，经济效益也

愈大。

在我国，现在已有不少成功的中、小型风力发电装置在运转。

我国的风力资源极为丰富，绝大多数地区的平均风速都在每秒3米以上，特别是东北、西北、西南高原和沿海岛屿，平均风速更大；有的地方，一年三分之一以上的时间都是大风天。在这些地区，发展风力发电是很

有前途的。

风力发电的输出

风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13～25V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，

使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。

通常人们认为，风力发电的功率完全由风力发电机的功率决定，总想选购大一点的风力发电机，而这是不正确的。目前的风力发电机只是给电瓶充电，而由电瓶把电能贮存起来，人们最终使用电功率的大小与电瓶大

小有更密切的关系。功率的大小更主要取决于风量的大小，而不仅是机头功率的大小。在内地，小的风力发电

机会比大的更合适。因为它更容易被小风量带动而发电，持续不断的小风，会比一时狂风更能供给较大的能量。当无风时人们还可以正常使用风力带来的电能，也就是说一台200W风力发电机也可以通过大电瓶与逆变器的

配合使用，获得500W甚至1000W乃至更大的功率输出。

使用风力发电机，就是源源不断地把风能变成我们家庭使用的标准市电，其节约的程度是明显的，一个家庭一年的用电只需20元电瓶液的代价。而现在的风力发电机比几年前的性能有很大改进，以前只是在少数边远

地区使用，风力发电机接一个15W的灯泡直接用电，一明一暗并会经常损坏灯泡。而现在由于技术进步，采用

先进的充电器、逆变器，风力发电成为有一定科技含量的小系统，并能在一定条件下代替正常的市电。山区可

以借此系统做一个常年不花钱的路灯；高速公路可用它做夜晚的路标灯；山区的孩子可以在日光灯下晚自习；

城市小高层楼顶也可用风力电机，这不但节约而且是真正绿色电源。家庭用风力发电机，不但可以防止停电，

而且还能增加生活情趣。在旅游景区、边防、学校、部队乃至落后的山区，风力发电机正在成为人们的采购热点。无线电爱好者可用自己的技术在风力发电方面为山区人民服务，使人们看电视及照明用电与城市同步，也

能使自己劳动致富。

种类

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概述

尽管风力发电机多种多样，但归纳起来可分为两类：①水平轴风力发电机，风轮的旋转轴与风向平行；②垂直轴风力发电机，风轮的旋转轴垂直于地面或者气流方向。

水平轴风力发电机

水平轴风力发电机科分为升力型和阻力型两类。升力型风力发电机旋转速度快，阻力型旋转速度慢。对于风力发电，多采用升力型水平轴风力发电机。大多数水平轴风力发电机具有对风装置，能随风向改变而转动。

对于小型风力发电机，这种对风装置采用尾舵，而对于大型的风力发电机，则利用风向传感元件以及伺服电机

组成的传动机构。

风力机的风轮在塔架前面的称为上风向风力机，风轮在塔架后面的则成为下风向风机。水平轴风力发电机的式样很多，有的具有反转叶片的风轮，有的再一个塔架上安装多个风轮，以便在输出功率一定的条件下减少

塔架的成本，还有的水平轴风力发电机在风轮周围产生漩涡，集中气流，增加气流速度。

垂直轴风力发电机

垂直轴风力发电机在风向改变的时候无需

wind turbine

对风，在这点上相对于水平轴风力发电机是一大优势，它不仅使结构设计简化，而且也减少了风轮对风时的陀螺力。

利用阻力旋转的垂直轴风力发电机有几种类型，其中有利用平板和被子做成的风轮，这是一种纯阻力装置；S型风车，具有部分升力，但主要还是阻力装置。这些装置有较大的启动力矩，但尖速比低，在风轮尺寸、重

量和成本一定的情况下，提供的功率输出低。

达里厄式风轮

是法国G.J.M达里厄于19世纪30年代发明的。在20世纪70年代，加拿大国家科学研究院对此进行了

大量的研究，现在是水平轴风力发电机的主要竞争者。达里厄式风轮是一种升力装置，弯曲叶片的剖面是翼型，它的启动力矩低，但尖速比可以很高，对于给定的风轮重量和成本，有较高的功率输出。现在有多种达里厄式

风力发电机，如Φ型，Δ型，Y型和H型等。这些风轮可以设计成单叶片，双叶片，三叶片或者多叶片。

双馈型发电机

随着电力电子技术的发展，双馈型感应发电机（Double-Fed Induction Generator）在风能发电中的应用

越来越广。这种技术不过分依赖于蓄电池的容量，而是从励磁系统入手，对励磁电流加以适当的控制，从而达

到输出一个恒频电能的目的。双馈感应发电机在结构上类似于异步发电机，但在励磁上双馈发电机采用交流励磁。我们知道一个脉振磁势可以分解为两个方向相反的旋转磁势，而三相绕组的适当安排可以使其中一个磁势

的效果消去，这样一来就得到一个在空间旋转的磁势，这就相当于同步发电机中带有直流励磁的转子。双馈发

电机的优势就在于，交流励磁的频率是可调的，这就是说旋转励磁磁动势的频率可调。这样当原动机的转速不

定时，适当调节励磁电流的频率，就可以满足输出恒频电能的目的。由于电力电子元器件的容量越来越大，所

以双馈发电机组的励磁系统调节能力也越来越强，这使得双馈机的单机容量得以提高。虽然，部分理论还在完

善当中，但是双馈反应发电机的广泛应用这一趋势将越来越明显。

风力发电，不合国情国

风力发电原理图

内纷纷上马的风力发电厂大多是形象工程。工信部副部长苗圩近日语出惊人，他认为中国风沙伴存，风电设备受风沙磨损大，上马太多风电项目不合我国国情。苗圩说，国外有风地方没有沙，比如说是海洋风。苗圩说：中国是有风的地方就有沙，风沙对风力发电设备磨损非常厉害。现在风能发电风机应该是20年的寿命，但

是如果有风沙的侵蚀寿命还到不了20年。再过5年，寿命肯定要出问题，特别是甘肃那个千万千瓦级的风力发

电站典型的形象工程。就此话题，苗圩表示，能源布局的重点，应该是供给端和使用端要做到平衡。而现状是

高级能源拉着低级能源运转。苗圩举例说，湖北本来水电是优势，三峡的电应该更多留在湖北用，这是最好的

清洁能源。但是现在却把湖北的电运到东部区，湖北再从周边买煤运到湖北，引发一连串的效应，河南就不够

用了，就再到山西、山东甚至到新疆去运煤。进行全国大旅行，全国铁路货运一半用来运送煤炭。这是多大的

物流成本，多大的浪费。据报道，甘肃酒泉千万千瓦级风电基地于2008年8月全面启动，标志着中国正式步入了打造风电三峡工程阶段。据气象部门最新风能评估结果表明，酒泉风能资源总储量为1.5亿千瓦，可开发量4000万千瓦以上，可利用面积近1万平方公里

马格努斯效应风轮

马格努斯效应风轮，由自旋的圆柱体组成，当它在气流中工作时，产生的移动力是由于马格努斯效应引起的，其大小与风速成正比。有的垂直轴风轮使用管道或者漩涡发生器塔，通过套管或者扩压器使水平气流变成

垂直气流，以增加速度，偶写还利用太阳能或者燃烧某种燃料，是水平气流变成垂直方向的气流。

径流双轮效应风轮

径流双轮效应或叫双轮效应是一种新型风能转化方式。

首先它是一种双轮结构，相对于水平轴流式风机，它是径流式的，同已有的立轴式风机一样都是沿长轴布设桨叶的，直接利用风的推力旋转工作的,单轮立轴风轮因轴两侧桨叶同时接受风力而扭矩相反，相互抵消，输

出力矩不大。设计为双轮结构并靠近安装，同步运转，就将原来的立轴力矩输出对桨叶流体力学形状的依赖进

而改变为双轮间的利用转动产生涡流力的利用，两轮相互借力，相互推动；而对吹向两轮间的逆向风流可以互

相遮挡，进而又依次轮流将其分拨于两轮的外侧，使两轮外侧获得有叠加的风流，因此使双轮的外缘线速度可

以高于风速，双轮结构的这种互相助力，主动利用风力的特点产生了“双轮效应”。

相比有些单轮式结构风机中采用外加的遮挡法、活动式变桨矩等被动式减少叶轮回转复位阻力的设计，体现了积极利用风力的特点。因此这一发明的不仅具有实用作用，促进风力利用的研究和发展，而且具有新的流

体力学方面的意义。它开辟了风能发展的新空间，是一项带有基础性质的发明，这种双轮风机具有的设计简捷，易于制造加工，转数较低，重心下降，安全性好，运行成本低，维护容易，无噪音污染等明显特点，可以广泛

普及推广，适应中国节能减排需求，大有市场前景。

检测方法

1.风力机运行状态的监控。

2.单个风电机组的信息，风电机组转子，传动链，发电机，变换器，变压器，舱室，偏航系统，塔架，气象站状态监控。

3.风速，风向，叶轮转速，电网频率，三相电压，三相电流，发电机绕组温度，环境温度，机舱温度，出力等监控。

4.保证风电厂数据的实时性和可靠性。实时调整风能的最优性，实现风电绿色能源，满足国家电力系统二次防护要求

风能市场

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市场状况

风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大，全球的风能约为

2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。中国风能储量很大、分布面广，仅陆地上的风能储量就有约2.53亿千瓦。

随着全球经济的发展，风能市场也迅速发展起来。自2004年以来，全球风力发电能力翻了一番，2006

年至2007年间，全球风能发电装机容量扩大27%。2007年已有9万兆瓦，这一数字到2010年将是16万兆瓦。预计未来20-25年内，世界风能市场每年将递增25%。随着技术进步和环保事业的发展，风能发电在商业上将

完全可以与燃煤发电竞争。

中国市场

“十五”期间，中国的并网风电得到迅速发展。2006年，中国风电累计装机容量已经达到260万千瓦，成

为继欧洲、美国和印度之后发展风力发电的主要市场之一。2007年我国风电产业规模延续暴发式增长态势，截至2007年底全国累计装机约600万千瓦。2008年8月，中国风电装机总量已经达到700万千瓦，占中国发电总装机容量的1%，位居世界第五，这也意味着中国已进入可再生能源大国行列。

2008年以来，国内风电建设的热潮达到了白热化的程度。2009年，中国（不含台湾地区）新增风电机组10129台，容量13803.2MW，同比增长124%；累计安装风电机组21581台，容量25805.3MW。2009年，台湾地区新增风电机组37台，容量77.9MW；累计安装风电机组227台，容量436.05MW。

区域发展

从各地区发展来看，截止到2009年12月31日，中国风电累计装机超过1000MW的省份超过9个，其

中超过2000MW的省份4个，分别为内蒙古（9196.2MW）、河北（2788.1MW）、辽宁（2425.3MW）和吉

林（2063.9MW）。内蒙古2009年当年新增装机5545.2MW，累计装机9196.2MW，实现150%的大幅度增长。

风电发展到目前阶段，其性价比正在形成与煤电、水电的竞争优势。风电的优势在于：能力每增加一倍，成本就下降15%，近几年世界风电增长一直保持在30%以上。随着中国风电装机的国产化和发电的规模化，风电成本可望再降。因此风电开始成为越来越多投资者的逐金之地。

据了解，由于托里县具备充足的风能资源，随着国家不断加大对清洁能源的开发支持力度，一批批大型风电项目落户托里县，加速了风电基地建设

从全球风电新增装机容量的分布看，2017年，中国新增装机容量19660MW，占全球新增装机容量的37.45%，位居世界第一；美国新增装机容量7017MW，占全球新增容量的13.37%，位居世界第二位。

数据来源：中商产业研究院整理

从全球风电累计装机容量的分布看，截至2017年底，全球风电市场主要集中在中国、美国、德国、印度和西班牙。其中，中国累计装机容量达到188392MW，位居世界第一；美国累计装机容量89077MW，居世界第二位。

数据来源：中商产业研究院整理

风电作为现阶段发展最快的可再生能源之一，在全球电力生产结构中的占比正在逐年上升，拥有广阔的发展前景。据预测，未来全球风电累计装机容量仍将以每年9.5%左右的速度保持稳定增长，并将在2022年达到841GW；另外，未来全球风电新增装机容量也将继续保持稳定增长，预计每年新增装机容量都能达到50GW上。海上风电具有发电量高、单机装机容量大、机组运行稳定、适合大规模开发等优点，成为全球电场建设的新趋势。据预测，全球海上风电总装机容量有望在2030年达到100GW。

从全球风电新增装机容量的分布看，2017年，中国新增装机容量19660MW，占全球新增装机容量的37.45%，位居世界第一；美国新增装机容量7017MW，占全球新增容量的13.37%，位居世界第二位。

数据来源：中商产业研究院整理

从全球风电累计装机容量的分布看，截至2017年底，全球风电市场主要集中在中国、美国、德国、印度和西班牙。其中，中国累计装机容量达到188392MW，位居世界第一；美国累计装机容量89077MW，居世界第二位。

数据来源：中商产业研究院整理

风电作为现阶段发展最快的可再生能源之一，在全球电力生产结构中的占比正在逐年上升，拥有广阔的发展前景。据预测，未来全球风电累计装机容量仍将以每年9.5%左右的速度保持稳定增长，并将在2022年达到841GW；另外，未来全球风电新增装机容量也将继续保持稳定增长，预计每年新增装机容量都能达到50GW上。海上风电具有发电量高、单机装机容量大、机组运行稳定、适合大规模开发等优点，成为全球电场建设的新趋势。据预测，全球海上风电总装机容量有望在2030年达到100GW。从全球风电新增装机容量的分布看，2017年，中国新增装机容量19660MW，占全球新增装机容量的37.45%，位居世界第一；美国新增装机容量7017MW，占全球新增容量的13.37%，位居世界第二位。

数据来源：中商产业研究院整理

从全球风电累计装机容量的分布看，截至2017年底，全球风电市场主要集中在中国、美国、德国、印度和西班牙。其中，中国累计装机容量达到188392MW，位居世界第一；美国累计装机容量89077MW，居世界第二位。

数据来源：中商产业研究院整理

风电作为现阶段发展最快的可再生能源之一，在全球电力生产结构中的占比正在逐年上升，拥有广阔的发展前景。据预测，未来全球风电累计装机容量仍将以每年9.5%左右的速度保持稳定增长，并将在2022年达到841GW；另外，未来全球风电新增装机容量也将继续保持稳定增长，预计每年新增装机容量都能达到50GW上。海上风电具有发电量高、单机装机容量大、机组运行稳定、适合大

规模开发等优点，成为全球电场建设的新趋势。据预测，全球海上风电总装机容量有望在2030年达到100GW。