风力发电机组现状及进展方向

与国 外先进水平差距甚至在拉大。
我国风电产业的发展应该是以我为主，中外合作，通过合 资、合作的方式引进国外先进技术，同时大力开展风电领 域的基础研究，逐步形成风电产业的自主研发能力。
我国已有少量海上风电场投入运行，由于缺少海上风电场 示范经验，尚未完全掌握风电机组的设计开发与整个海上 风电工程设计的协调性，导致占海上风电投资成本较大比 例的基础、线路和变电站设计成本难以降低，加之机组的 可靠性仍未得到充分验证，海上风电的投资回报存在较大 的不确定性。因而，需要通过对风电机组控制策略、叶片、 塔架、并网特性的深度定制和研究，实现风电机组与海上 风电工程设计的整体优化，避免各部件单独设计导致过剩 及浪费，有效降低海上风电度电成本。
二、我国风力发电概况
据不完全统计，在2008年，进入风电整机制造业的国 内企业一度多达80家，这些企业利用自身相关技术和 工业基础，通过联合设计或引入战略合作方从事发展 风电机组的整机设计和制造。代表企业(产品)有：金风 (1.5MW/750kW)、运达风电(1.5MW)、东方 电气 (1.5MW)、华锐(1.5MW)、国电联合动力(1.5MW)、广 东明阳(1.5MW)、上海电气(1.25MW)等。
广东省南澳岛风电 场是我国第一个海 岛风电场。南澳岛 是广东唯一一个岛 县，东南季风长， 风力资源丰富，风 况属世界最佳之列。 到2005年底，装机 容量达到5.6万kW， 是亚洲最大的海岛 风电场。
2007年6月，我国最大 的风电场是内蒙古的辉 腾锡勒风电场，总装机 容量189MW，为第29 界奥运会输送绿色电力。 同时还有两个风电项目 在建，到2010年将建成 百万千瓦级的风电场。
就风能资源的储量来说，地球上风力资源的利 用才刚刚开始，发电技术的发展就是风力发电 机技术的发展。
目前，风力发电机在叶片材料、气体动力学特 性、控制方式等方面不断进步的同时，主要是 向大型化的方向发展。
世界风能市场上风力发电机的主要供应商来自 欧洲和美国，其中丹麦一直居世界领先地位， 占全部市场份额的60%以上。
美国的风力发电 美国的风能资源丰富，据估算，如果全部开发美国三
个州(得克萨斯州等)的风电就可以满足全美的电力需求。 在美国，风能发电已经很有竞争力，其成本相等甚至
低于传统电力的平均价格。 目前，美国最大的风电场是位于德克萨斯州的马谷风
能中心，该中心建有 421台风力发电机组，装机容量 达到735MW，于2006年9月全部建成。 美国新建风电场普遍使用GE公司1.5MW风力发电机， 其次是西门子公司的 2.3MW风力发电机。
目前， 欧洲最大的风力发电国是德国，西班牙 居第二。全球风力发电保持高速发展的势头， 预计到2010年，全球风力发电装机总量可以达 到160GW。
风力发电快速增长的原因在于两个方面：一是 经济发展对电力需求的快速增长和可持续发展 的要求；二是风力发电技术的不断进步，促进 了发电价格不断降低。
风电价格不断降低的同时，化石燃料的价格呈 总体上升趋势，加之环保和二氧化碳减排的要 求，化石燃料发电的价格总体是上涨的。因此 风力发电将称为21世纪重要的能源形式之一。
根据中国电力企业联合会的统计数据，2017年， 我国风电装机量占全国发电装机总量的9.2%， 风电的年发电量占全国发电总量的4.8%。
一、世界风能发电概述
20世纪末，由于能源危急和全球环境保护的影 响，欧洲、美国及亚洲的印度、中国风力发电 出现强劲势头，其中丹麦的风电量已经超过了 总发电量的20%。
现在所说的风能利用主要是 指风力发电。采用风力涡轮 机发电的设想始于1890年丹 麦的一项风力发电计划，到 1918年丹麦已经投入运行了 120台风力发电机。
风力发电走向规模化应用还是在20世纪90年代 以后，风力发电的装机容量开始以每年平均 20%以上的速度增长，已成为世界上各种能源 中增长最快的一种。
德国一直引领着世界风电市场的发展。德国2006年底发电装机 容量2194MW，是目前世界上发电装机容量最多和风力发电机组 技术最先进的国家。
德国风力发电的制造技术和生产规模都处于世界领先水平，目 前世界上在运行的最大的商用风力发电机组就产自德国。
德国Enercon E112型风力发电机最大输出功率达到6MW,风力发 电机全高186m,风轮直径为114m，切出风速为28~34m/s，是 目前世界上最大的风轮机。
零部件配套：
在风电机组零部件配套方面，我国风电产业已经形成包括叶片、塔筒、齿轮 箱、发电机、变桨和偏航系统、轮毂、变流器等在内的零部件生产体系。上 述主要零部件的产量均已居全球第一位，除配套国产整机厂商外，部分零部 件也对国外厂商有少量配套。但是，在高性能轴承、油脂、传感器、控制器 等方面，国产零部件尚不能实现对进口零部件的完全替代。
丹麦和西班牙----紧随德国之后 丹麦和西班牙的风电也在高速发展。西班牙的 2006年装机容量达到11.6GW，欲挑战德国 争夺欧洲之冠的地位。丹麦已经成功地用风电 来满足国内23%的电力需求，是世界上风电贡 献率最高的国家。丹麦在风电机组制造、风能 资源评价和风电场接入电网等领域的技术均居 世界领先地位。
我国目前仅有部分风电企业建设有自己的动力试验平台，但是测试功能相对单一，不具 备公共性和独立性，各厂商大多根据自身的经验、认识和产品开发的侧重点来开展研究 性试验，开放交流显著不足。
2010年，我国在张北建立了国家风电技术检测与研究中心，借助公共试验场开展了一 系列风电设备的现场运行性能和电网适应性测试，为我国提高产业技术能力和加快规模 化发展提供了有效助力。我国适合开发海上风电的区域集中在东南沿海，具有台风、盐 雾、高温、高湿等恶劣气候特点。目前我国针对上述风电应用环境，系统性的专业检测 技术能力尚未形成，亟需加强相关检测能力建设。而欧美针对海上风电场在建设和运行 期间对水文、电网、气象、生物等影响已开展了多项检测研究活动，并且开发出一系列 专用测试设备。
风力发电机组现状及进展方向
基本概述
风能是大气运动形成的 一种能源形式，其能量 来自于大气所吸收的太 阳能。
人类对风能的利用历史 久远，早在公元10世纪， 波斯就出现了水平转动 的风磨。
公 元 12 世 纪 ， 欧 洲开始使用风车抽 水、碾磨谷物，此 后风车一直是主要 的动力机械之一。
我国开始利用风能作为动力 大约在13世纪中叶。
我国风电产业领域各类零部件在工程应用方面积累了大量经验，但在设计原 理和优化方法、新材料和新工艺的运用、零部件开发过程中的多物理场仿真 和全性能验证测试、高性能零部件的品质管控等方面仍然存在短板，在机组 控制技术和整机、零部件具体运行性能关联性的研究方面尚存在很大不足。
总体来看，我国风电整机和零部件配套行业不同程度地存在着大而不强、泛 而不精的现象，在基础材料和工艺技术方面的研究比较欠缺，在长期可靠性、 产品一致性方面与部分进口产品尚存在差距。多数零部件厂商在考虑设计开 发和工程应用时多着眼于自身，在系统性认识和产业链深度合作方面仍需要 进一步加强。
四、数字化风电技术发展现状
风电智能监控：
我国风电场监控系统主要存在协议不开放，不同的厂商在协议信息中描 述不统一，无法实现互联互通和扩展等问题。这些系统使用的通信协议 结构各异，信息描述不统一，难以实现互联互通和扩展,即便是同一制造 商生产的风电机组，由于电力电子技术、控制技术、单机容量和软件版 本的不同，它们拥有的控制方式也可能不同，且需要不同的运行参数和 调控指令，这给风电场统一调度控制与生产管理制造了很大障碍。
二、我国风力发电概况
20世纪80年代，我国通过国家科技项目陆续支持研 制过离网型和并网型风电机组，单机容量从15kW到 200kW，但绝大部分未实现批量生产。
“九五”和“十五”期间，政府组织实施“乘风计 划”、国家科技攻关计划，以及国债项目和风电特 许权项目，支持建立了首批6家风电整机制造企业， 初步掌握了定桨距机组总体设计技术，实现了规模 化生产，迈出了产业化发展的第一步。
据统计，2007年底，全球风力发电新增装机容 量19791MW，总装机容量达到94005MW，比 2006年增加了27%，风力发电的总量已占全球 电力消费总量的1%以上。
根据全球风能理事会统计，2017年，我国风电 新增装机容量达19.5GW，累计装机容量达 188.2GW，占全球风电总装机量的35%。
印度--发展中国家的先锋 从20世纪80年代起，印度就启动了风电项目。在20世纪
90年代后期印度风电市场一度低靡，但最近却开始复苏。 截至2006年底，风电装机容量已达6270MW，印度已经 成为全球第五大风电生产国。在过去几年，政府积极推动 风电产业的发展，鼓励大型私有和公有企业投资，并同时 给予当地制造基地同样的政策激励。 在印度，有的公司现在已经可以生产70%的风电机组零件， 不需要从主要的欧洲制造商进口，从而大大降低了风电机 组生产成本，并给当地创造出额外的就业机会。印度还建 立了两百多个风力监测站，为风能资源的开发利用提供基 础数据支持。
截至2015年底，我国海上风电机组供应商达到10家，累计 装机容量达到100MW以上的机组制造商有上海电气、华锐 风电、远景能源、金风科技。目前我国单机容量最大的是 6MW机组，除了原有联合动力和明阳风电的产品，金风科 技也在2015年新增吊装一台6MW机组。
中国的风能资源主要集中在两个带状地区,一条是“三北 (东北、华北、西北)地区丰富带”,其风能功率密度在 200瓦/平方米～300瓦/平方米以上,有的可达500瓦/平 方米以上,如阿拉山口、达坂城、辉腾锡勒、锡林浩特的 灰腾梁等,这些地区每年可利用风能的小时数在5000小 时以上，有的可达7000小时以上。
风电试验平台：
国外风电实验室大多覆盖风能资源评估、风电机组现场测试、传动链平台测试、风电并 网仿真等领域。如美国国家可再生能源实验室（NREL）建立了不同时间尺度的风能资 源预测模型、7MVA多功能电网扰动模拟装置、5MW风电机组传动链测试平台等研究平 台，具有国际先进水平的风电/光伏发电设备及零部件的试验研发能力；丹麦国家可再 生能源实验室（DTU/RISØ ）在风能领域的研究包括风能资源评估与微观选址、风电功 率预测、风电并网与控制、海上风电、空气动力学研究和设计、结构设计和可靠性、遥 感和试验、边界层气象与湍流、材料等。