风电论文

题目：风力发电技术综述

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完成日期：2016 年4月19 日

内容摘要

在严峻的资源形势面前，为实现可持续发展，能源产业尤其是电力产业的发展必然选择风能等可再生能源和新能源。风能作为一种清洁的可再生能源，其蕴藏量巨大，中国可开发利用的风能资源有10亿千瓦，其中陆地2.5亿千瓦，现在仅开发了不到0.2%。

经过十多年的发展，我国已形成世界上最大规模的风电市场，成为全球风电装机增速最快的国家，但是风电产业还面临诸多问题，亟待解决。在新经济时代，随着新能源产业成为中国实现新一轮经济增长的绿色引擎，传统风电企业迎来了发展新机遇，如何实现转型成为了业界共同探索的重要课题。此外，面对异军突起的千亿级风电运维市场，风电企业纷纷发力，挖掘新的增长点。

风能作为最具商业化前景的可再生能源，近几年中国的风电装机容量几乎以每年翻一番的速度迅猛发展，风力发电相关技术也取得了显著的进步。由于风力发电使用的一次能源——风能具有能量密度低、波动性大、不能直接储存等特点，风力发电领域仍然有许多问题需要进一步深入研究。文章综述了目前风力发电及其技术的发展与应用情况，对风力发电系统的类型、风电系统中所采用发电机的性能与特点以及未来风力发电技术的发展趋势进行了较详细深入的介绍，为更好地了解国内外风力发电的现状与发展趋势提供参考。

关键词：风能；风力发电；风力发电机；前景

1 绪论

1.1 课题的背景及意义

风力发电是清洁的、无污染可再生能源，它的优势已被人们所认识。但是风力发电成本与常规能源相比仍不具有优势，特别是我国，风力发电成本还难于同常规能源相竞争，这制约了我国风电事业的发展。因此，全面地研究我国风力发电成本、研究影响风力发电成本的因素、找到降低风力发电成本的途径，对促进我国风电事业的发展、改进我国能源结构、治理我国的环境污染具有重要的现实意义

1.2 国内外发展现状

1.2.1 国外风力发电发展现状

从1974年起，美国开始对风能利用技术进行系统的研究，能源部对风能项目的投资已超过25亿美元[1]。许多著名大学和研究机构都参与了风能的研究与开发。日前，美国有17000多台风力发电机，大部分建在加利福尼亚洲，其发电量占全美发电最的1%左右。美国最大的棕榈泉风电场.有4000台风机，装机容量为50万kw，相当于一个大型火力发电厂。美国的肯尼技术公司是世界上10大风机制造商之一。美国制造的风机，其单机容量一般在275～500 kw。

丹麦是最早利用风力发电的国家，其风电规模居世界第3位，总装机容量达到l450MW，风力发电量占丹麦总发电量的3%左右。丹麦的风力透平发电机制造水平及制造能力均位于世界前列，全球10大风机制造商中，丹麦有6家。

目前，德国是世界风力发电规模最大的国家，其风力发电的装机容量已达3000 Mw。德国的风机制造能力强、水平高，全球10大风机制造商中，德国占有2家。另外，西班牙，印度，意大利，日本等国风力发电的规模也都位于世界前列。

1.2.2 我国风力发电发展现状

近两年来，随着“新经济”成为时代发展的关键词，特别是2016年推进能源供给侧改革，提升非化石能源比重，以新能源推动新经济发展已成业界共识，新能源产业已成为中国实现新一轮经济增长的绿色引擎。风电作为新能源领域的标志性行业，其持续健康发展，为风电产业链各风电企业创造了新一轮发展契机。

风力发电是当前最成熟的可再生能源发电技术，也是我国最具发展潜力的清洁能源产业。据中国风能协会公布的2015年中国风电装机初步统计数据，2015

年我国新增装机量约为3050万千瓦，累计容量则达到了1.45亿千瓦，分别比2014年增长31.5%与26.6%，中国风电装机容量稳居世界第一。随着国家《“十三五”风电规划和消纳能力研究工作方案》等相关政策的出台，我国的风电产业将迎来高速发展的新阶段。

1.3 风力发电的特点

1、风能是取之不尽，用之不竭的清洁，无污染，可再生能源。用它发电十分有利。与火力发电、燃油发电、核电相比它无需购买燃料，也无需支付运费，更无需对发电残渣,大气进行环保治理.风力发电是绿色能源.风力发电是财神爷。风来、发电、生财。风是财富。风是大自然对人类的无私奉献。

2、风力发电有很強的地域性。不是任何地方都可以建站的。它必須建在风力资源丰富的地方。即风速大、持续时间长。风力资源大小与地势、地貌有关,山口、海岛常是优选地址。如新疆达坂城、年平均风速6.2米/秒，内蒙古辉腾锡勒，年平均风速为7.2米/秒，江西鄱阳湖，年平均风速7.6米/秒，河北张北，年平均风速6.8米/秒，辽宁东港，年平均风速6.7米/秒，广东南澳，年平均风速8.5米/秒，福建平潭岛全县年平均风速8.4米/秒，平潭县海潭岛，年平均风速为8.5米/秒，年可发电风时数为3343小时，为目前中国之冠。（以上数字引自“全国风力发电信息中心的并网风电场介绍”）。南海的南沙群岛，该岛一年连续刮六级以上大风有160天。在我国這样的地方还有许多许多正等待我们去探索、发现。

3、风的季节性，决定了風力发电在整个电网中处于“配角”地位。对它的使用有三种运行方式：1）能源利用：风力发电机,机群并网运行。有风发电，电能送入电网。无风不发电。2）无电网的高山，海岛，牧区:风力发电机与柴油发电机并联运行。有风时风力发电,无风时柴油发电机发电。对用户来説时时都有电。3）同上无电网地区，要求不使用柴油发电，时时有电供应:采用蓄电池儲能的AC-DC-AC，即交，直，交风力发电系统。也就是有风时,风力发电机发出交流电,经整流为直流电对蓄电池充电。再利用电力电子器件制造的“逆变器”将蓄电池中的直流电转化为三相恒频恒压的交流电。这种系统多用在高山雷达站、微波中继站，海洋灯塔,航标灯场合。

2 风力发电系统的类型

2.1 按机组容量划分

机组容量为0.1～1 kW的为小型机组，1～1000 kW为中型机组，1～10 Mw 为大型机组，10Mw以上的为特大或巨型机组。

2.2 根据运行特征和控制方式分

1、恒速恒频风力发电系统。这是20世纪80、90年代常见的一种类型的风力发电系统，机组容量已发展到MW级，具有性能可靠、控制与结构简单的特点。但这种风电系统，当风速发生变化时，风力机的转速不变，风力机必偏离最佳转速，风能利用率C p。值也会偏离最大值，导致输出功率下降，浪费了风力资源，发电效率大大降低。

2、变速恒频风力发电系统。VSCF风电系统风力机的转速可变化，当风速改变时，可适时地调节风力机转速，使之保持最佳状态，风能利用系数c。接近或达到最佳，可实现对风能最大限度地捕获，由此优化了机组的运行条件，系统的发电效率也大为提高[3]。相对CSCF风力发电系统，VSCF风力发电系统转速运行范围较宽，可灵活地调节系统的有功和无功。目前，国内外已建或新建的大型风电场中的风电机组多采用这种运行方式，尤其是Mw级的大容量风电系统已成为主流的风力发电系统[4]。

2.3 根据运行方式分

1、离网型风力发电系统。这是一种以单机独立运行为主的小型风电系统，系统的三相交流输出经整流稳压后，再提供给负载或用户使用，离网型风电系统的主要服务对象是以风电为主或缺电地区的广大农户，我国的内蒙古是应用和推广小型离网风力发电最主要和最好的地区。离网型风力发电系统容量相对较小，较为常见的一般为百瓦级和千瓦级。目前，独立的风电或风光互补路灯系统在城乡公路供电中发展迅速，已被广泛地应用。

2、并网型风力发电系统。与常规发电模式相同，与大电网并网运行是大规模利用风能的最有效、最经济方式。目前，国内外建成或新建的大型风电场都采用这种运行方式，成为利用风能发电的主要方式。

2.4 按输出功率调节方式分

1、变桨距调节型。这种类型风力机组加装了叶片桨距调节机构，可使桨距角随风速改变而变化，改善了机组的功率输出特性及启动性能。运行时，改变桨距角对转速进行调节。若机组输出功率低于额定功率，桨距角通常维持为0，不进行