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風力發電技術綜述摘要篇一

1973年發生石油危機以后，西方發達國家為尋求替代石化燃料的能源，在風力發電技術的研究與應用上投入了相當大的人力和資金，充分綜合利用空氣動力學、新材料、新型電機、電力電子技術、計算機、自動控制及通信技術等方面的最新成果，開創了風能利用的新時期。

德國、美國、丹麥等國開發建立了評估風力資源的測量及計算機模擬系統，發展了變槳距控制及失速控制的風力機設計理論，采用了新型風力機葉片材料及葉片翼型，研制出了變極、變滑差、變速恒頻及低速永磁等新型發電機，開發了由微機控制的單臺和多臺風力發電機組成的機群的自動控制技術，從而大大提高了風力發電的效率和可靠性。

風電場是大規模利用風能的有效方式，20世紀80年代初在美國加利福尼亞州興起。而海岸線附近的海域風能資源豐富，風力強，風速均勻，可大面積采獲能量，適合大規模開發風電。然而在海上建造難度也大：巨大的基座必須固定入海底30m深度，才能使裝置經受得住狂風惡浪的沖擊；水下的驅動裝置和電子部件必須得能防止高鹽度海水的腐蝕；與陸地連接還得需要幾公里長的海底電纜。

2.2風電裝機容量

德國的風力發電裝機容量已達610.7萬kw，占德國發電裝機容量的33%，居世界第1位。西班牙風電裝機容量283.6萬kw，居世界第2位。美國風力發電裝機容量已達261萬kw，居世界第3位。丹麥風電技術也很先進，裝機容量234.1萬kw。印度風電增長很快，到2000年累積裝機容量已達到122萬kw。日本的風電裝機容量46萬kw，運行較穩定的是海岸線或島上的風力發電站，已達576臺風電設備。

2.3各國的風力發電政策

目前風電機組成本仍比較高，但隨著生產批量的增大和技術的進一步改進，成本將會繼續下降(見表1)。許多國家建立了眾多的中型和大型風力發電場，并形成了一整套有關風力發電場的規劃方法、運行管理和維護方式、投融資方式、國家扶持的優惠政策及規范、法規等。

表1世界風電裝機容量（萬kw）和發電成本（美分/kw·h）

年份******97199819992000

容量******1393184

5成本15.310.97.26.66.15.65.35.15.04.94.8

數據來源：丹麥btm咨詢公司

歐洲發展風電的動力主要來自于改善環境的壓力，將風電的發展作為減少二氧化碳等氣體排放的措施。德國、丹麥、西班牙等國都制定了比較高的風電收購電價，保持了穩定高速的增長，1996年以后年增長率超過30%，使風電成為發展最快的清潔電能。丹麥風電技術的發展策略是政府不直接支持制造廠商，而是對購買風電機組的用戶提供補貼。英國的《可再生能源責任法規》要求到2010年，每個電力供應商必須使可再生能源的電力供應量達到總電量的10%。

美國政府為鼓勵開發可再生能源，在20世紀80年代初出臺了一系列優惠政策。聯邦政府和加利福尼亞州政府對可再生能源的投資者分別減免了25%的稅賦，規定有效期到198

5年底，另外立法還規定電力公司必須得收購風電，并且價格應是長期穩定的。這些政策吸引了大量的資金采購風電機組，使剛剛建立起來的丹麥風電機組制造業獲得了大批量生產和改進質量的機會。到1986年這3個風電場的總裝機容量達到160萬kw。2002年美國德州的風電容量為118萬kw。德州政府規定，到2009年可再生能源的發電容量至少應達到200萬kw，并擬訂了110.4萬kw的風電建設計劃。

印度是一個缺電的發展中國家，政府制定了許多鼓勵風電的政策，如投資風電的企業，可將風電的電量儲蓄，在電網拉閘限電時，使有儲蓄的企業能夠得到優先供電。

澳大利亞的發電能源主要依靠煤炭。政府為改善電能結構，制定了一項強制性的可再生能源發電計劃，太陽能——風力電站將成為可再生能源利用的重要組成部分。

3我國風力發電的開發現況

我國擁有豐富的風能資源，若采用10m高度的風速測算，陸地風能資源理論儲量為32.26億kw，可開發的風能資源儲量為2.53億kw。我國近海風能資源約為陸地的3倍，由此可算出我國可開發的風能資源約為10億kw。

風能資源富集區主要在西北、華北北部、東北及東南沿海地區。20世紀70年代末80年代初，我國通過自主開發研制，額定容量低于10kw小型風力發電機實現了批量生產，在解決居住分散的農牧民和島嶼居民的用電方面有著重要意義。在國家有關部委的支持下，額定功率為200、250、300、600 kw的風力發電機組已研制出來，并在全國11個省區建立了27個風電場，浙江、福建、廣東沿海及新疆、內蒙古自治區都有較大功率的風力發電場。東部沿海有豐富的風能資源，距離電力負荷中心又近，海上風電場將成為新興的能源基地。國家計委在20世紀90年代中期制定了“光明工程”和“乘風計劃”, 1997年當年裝機超過10萬kw，到2001年底總裝機容量約40萬kw。

我國風電技術還處于發展初期，較歐美落后，關鍵原材料或零部件主要依靠進口。風電機組是風電場的核心設備，主要依靠進口機組，在風電場的建設投資中是主要部分，占總投資的60%～80%。為鼓勵風電的開發，我國對300kw以上機組免征進口稅。風電隨著技術的發展和批量生產，成本會繼續下降。

風力發電技術綜述摘要篇二

1.風力發電機主機及風葉：主要發電核心，通過風葉旋轉帶動風力發電機轉子旋轉切割磁力線，從而把旋轉動能轉化成電能。

2.控制器：通常風力發電機發出的電為不穩定三相交流電，如果直接使用會造成用電器的損壞，控制器的作用除了把風力發電機發出的不穩定三相電通過整流輸出可以給蓄電池充電的直流電，同時控制器也實時檢測風力發電機與蓄電池的電壓，避免風力發電機在大風時電壓過高導致損壞，也防止蓄電池由于過充導致損壞。

3.蓄電池：儲存風力發電機發出的電力以便在需要時使用。

4.逆變器：把蓄電池里的直流電轉換成交流電供給交流負載使用。（直流負載不需要逆變器，可以直接接蓄電池使用）

5.塔架：幫助支撐及固定風力發電機到地面或任何足夠牢固能安裝風力發電機的介質。

6.太陽能板（選配）：由于風力資源屬于不穩定的自然資源，在部分地區單單依靠風能發電不能完全滿足客戶的用電需求。此時客戶可以按照需求結合太陽能發電，把系統打造成風光互補系統，科學使用各種自然資源有效增加系統發電量。

風力發電技術綜述摘要篇三

風力發電機原理

是將風能轉換為機械功的動力機械，又稱風車。廣義地說，它是一種以太陽為熱源，以大氣為工作介質的熱能利用發動機。風力發電利用的是自然能源。相對柴油發電要好的多。但是若應急來用的話，還是不如柴油發電機。風力發電不可視為備用電源，但是卻可以長期利用。力發電的原理:是利用風力帶動風車葉片旋轉，再透過增速機將旋轉的速度提升，來促使發電機發電。

現狀:風力發電正在世界上形成一股熱潮，風力發電在芬蘭、丹麥等國家很流行；我國風能資源十分豐富，我國也在西部地區大力提倡,管理滯后影響風電“進步”首先，我國對風能資源的普查、評價、規劃管理嚴重滯后，資源分散，缺少整合，沒有形成全國統一的國家級風電產業研機機構，缺少對產業資源的集中和整合。

其次，單位kw造價高，火電平均4500元/kw，風電平均每8000~9000元/kw，平均造價高于火電。火電平均電價0.36元/千瓦時，風電平均電價為0.56元/千瓦時，在我國南方地區電價，還要略高于北方地區。影響電網并網發電的積極性。第三，目前市場和產業化基本上沒有形成，風電機組和系統設計技術、設備性能、效率以及技術工藝水平與歐洲相比存在很大差距。國產風電關鍵部件，如液壓系統、聯合器、電控等可靠性差，技術不夠成熟。

改善“環境”加快風電步伐

前景:它的優勢不需要燃料、不占耕地、沒有污染，運行成本低。；風力發電產業發展前景非常廣闊，為風力發電沒有燃料問題，也不會產生輻射或空氣污染。

我國風能資源十分豐富，它是一種干凈的可再生能源；風力發電產業發展前景非常廣闊，優缺點:它的優勢不需要燃料、不占耕地、沒有污染，運行成本低,我國風力資源豐富,缺點,效率低,造價昂貴,技術有待改進,管理不夠完善

風力發電的原理，是利用風力帶動風車葉片旋轉，再透過增速機將旋轉的速度提升，來促使發電機發電。依據目前的風車技術，大約是每秒三公尺的微風速度（微風的程度），便可以開始發電。風力發電正在世界上形成一股熱潮，因為風力發電沒有燃料問題，也不會產生輻射或空氣污染。風力發電在芬蘭、丹麥等國家很流行；我國也在西部地區大力提倡。小型風力發電系統效率很高，但它不是只由一個發電機頭組成的，而是一個有一定科技含量的小系統：風力發電機＋充電器＋數字逆變器。風力發電機由機頭、轉體、尾翼、葉片組成。每一部分都很重要，各部分功能為：葉片用來接受風力并通過機頭轉為電能；尾翼使葉片始終對著來風的方向從而獲得最大的風能；轉體能使機頭靈活地轉動以實現尾翼調整方向的功能；

機頭的轉子是永磁體，定子繞組切割磁力線產生電能。風力發電機因風量不穩定，故其輸出的是13～25v變化的交流電，須經充電器整流，再對蓄電瓶充電，使風力發電機產生的電能變成化學能。然后用有保護電路的逆變電源，把電瓶里的化學能轉變成交流220v市電，才能保證穩定使用。機械連接與功率傳遞水平軸風機槳葉通過齒輪箱及其高速軸與萬能彈性聯軸節相連,將轉矩傳遞到發電機的傳動軸,此聯軸節應按具有很好的吸收阻尼和震動的特性，表現為吸收適量的徑向、軸向和一定角度的偏移，并且聯軸器可阻止機械裝置的過載。另一種為直驅型風機槳葉不通過齒輪箱直接與電機相連風機電機類型

風力發電技術綜述摘要篇四

風力發電

風能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視。風很早就被人們利用--主要是通過風車來抽水、磨面等，而現在，人們感興趣的是如何利用風來發電。風是一種潛力很大的新能源，十八世紀初風力發電圖，橫掃英法兩國的一次狂暴大風，吹毀了四百座風力磨坊、八百座房屋、一百座教堂、四百多條帆船，并有數千人受到傷害，二十五萬株大樹連根拔起。人估計過，地球上可用來發電的風力資源約有100億千瓦，幾乎是現在全世界水力發電量的10倍。目前全世界每年燃燒煤所獲得的能量，只有風力在一年內所提供能量的三分之一。因此，國內外都很重視利用風力來發電，開發新能源。利用風力發電的嘗試，早在二十世紀初就已經開始了。三十年代，丹麥、瑞典、蘇聯和美國應用航空工業的旋翼技術，成功地研制了一些小型風力發電裝置。這種小型風力發電機，廣泛在多風的海島和偏僻的鄉村使用，它所獲得的電力成本比小型內燃機的發電成本低得多。不過，當時的發電量較低，大都在5千瓦以下

風力發電所需要的裝置，稱作風力發電機組。這種風力發電機組，大體上可分風輪(包括尾舵)、發電機和鐵塔三部分。

優點

1、清潔，環境效益好；

2、可再生，永不枯竭；

3、基建周期短；

4、裝機規模靈活。

缺點

1、噪聲，視覺污染；

2、占用大片土地；

3、不穩定，不可控；

4、目前成本仍然很高。

5、影響鳥類。

風力發電技術綜述摘要篇五

風力發電技術綜述

摘要：風能是目前全球發展最快的可再生綠色能源，風力發電系統是將風能轉化為電能的關鍵系統，它直接關系到風力發電的性能與效率。它主要對風力發電的發展現狀和前景、風電系統的控制技術、風力發電機及其風電系統和風力發電中的關鍵技術作了簡單的介紹。

關鍵詞：風力發電；控制技術；并網技術；低電壓穿越

引言

在全球生態環境惡化和化石能源逐漸枯竭的雙重壓力下，對新能源的研究和利用已成為全球各國關注的焦點。風能作為一種可再生的清潔能源，受世界各國的重視程度越來越高，也越來越多的被應用到風力發電中。除水力發電技術外，風力發電是新能源發電技術中最成熟、最具大規模開發和最有商業化發展前景的發電方式。由于它可以在改善生態環境、優化能源結構、促進社會經濟可持續發展等方面有非常突出的作用，目前世界各國都在大力發展和研究風力發電及其相關技術。

1.國內外風力發電的現狀和前景

1.1 國外風力發電發展現狀世紀80 ～90 年代，風力發電技術得到了飛速的發展并且逐漸成熟。風力發電憑借它自身的優點，已經延伸到了電網難以達到的地方，給他們帶來了很多方便。據全球風能理事會(gwec)發布的全球風電市場裝機數據顯示，全球風電產業 2011 年新增風電裝機容量達四萬一千兆瓦。這一新增容量使全球累計風電裝機達到二十三萬八千兆瓦。這一數據表明全球累計裝機實現了兩成多的年增長，新增裝機增長達到6%。到目前為止，全球七十多個國家有商業運營的風電裝機，其中二十二個國家的裝機容量超過 1gw。據估計到 2030 年，歐洲風電裝機可達三百億瓦，可滿足歐洲百分之二十的電力需求。

1.2國內風力發電發展現狀

我國風力資源儲量豐富，分布廣泛。陸上可開發的儲量為2.53億kw，海上可開發的儲量為7.5億kw。“大規模、高集中開發，遠距離和高電壓輸送”是我國風電發展的重要特征。近年來，我國風電發展迅猛，2006～2010 年風電總裝機容量從260萬kw增長到4 182.7萬kw，2010年新增風電裝機1 600萬kw，累計裝機容量和新增裝機容量均居世界第一。預計2020年我國風電累計裝機可以達到2.3億kw。這意味著未來十年中，風電總裝機容量

平均每年需新增1 800萬kw。預計每年需新增機組及其配套變流器約9 000臺。

2.風電系統的控制技術

風力發電系統的運行方式有三種：獨立型、并網型和聯合型。并網型風力發電系統由風力機控制器、風力機、傳動裝置、勵磁調節器、發動機、變頻器和變壓器等組成。

風力發電機組包括風力機、發電機、變速傳動裝置及相應的控制器等，用來實現風能與電能的能量轉換。風力發電的關鍵問題是風力機和發電機的功率和速度控制。

風電機組中將風能轉換成機械能的能量轉換裝置是風力機，它由風輪、迎風裝置和塔架等組成。按結構不同，風力機可分為水平軸式和立軸式兩種；按功率調節方式不同，風力機可分為定槳距失速、變槳距和主動失速 3 種。

風電機組中的發電機將機械能轉化為電能，發電機在并入電網時必須輸出恒定頻率(一般為 50 hz)的電能。按照發電機轉速的不同，發電機可分為恒速和變速兩類，其中變速需要通過變頻器來實現。變頻器采用電力電子變流技術和控制技術，將發電機發出的頻率變化交流電轉換為與電網頻率相同、能與電網柔性連接的交流電，并且能實現最大風能跟蹤控制。按照拓撲結構的不同，變頻器可分為交-交型、交-直-交型和矩陣型三種；按照變頻器容量的不同可將變頻器分為部分容量和全部容量(全額)兩種。

變速傳動裝置可將風輪的低轉速轉換為發電機的較高轉速，按傳動鏈類型將其分為齒輪箱驅動和直接驅動兩種，其中前者包括單級和多級兩種齒輪箱驅動。

3.風力發電機及其風電系統

實現恒速或變速風力發電系統有許多種方案，所選發電機的類型主要取決于風電系統的形式。

傳統的恒速/變速風電系統共有四種：基于scig 的恒速風電系統[1]、基于wrig 的受限變速風電系統[2]、基于esc-scig 的變速風電系統[3]和基于mmg 的變速風電系統[4]。

現代風電系統一般采用變速恒頻技術，這種技術通過變流裝置或改造發電機結構來實現。現代變速恒頻風電系統共有六種：基于scig 的風電系統[5]、基于dfig 的風電系統[6]、基于直驅式eesg 的風電系統[7]、基于直驅式pmsg 的風電系統[8]、基于半直驅pmsg 的風電系統[9]和基于pmbdcg 的風電系統[10]。

近年來，一些具有商業化潛力的新型風力發電機及其風力發電系統不斷涌現。新型變速恒頻風電系統主要有以下八種：基于 srg 的風電系統[11]、基于 bdfig 的風電系統[12]、基于cpg 的風電系統[13]、基于hvg 的風電系統[14]、基于dwig 的風電系統[15]、基于

tfpmg 的風電系統[16]、基于dspmg 的風電系統[17]和基于evt 的風電系統[18]。

4.風力發電中的關鍵技術

4.1并網技術的研究和最大風能的捕獲

并網技術是通過對全功率電力變換器的控制算法來實現控制目的。并網控制方面，文獻

[19]提出了直流側并網的新方法。在直流電容與 dc/ac 之間安裝并網開關。并網前并網開關斷開，dc/ac 通過限流電阻對電容進行充電，此時發電機在風力機的帶動下轉速從 0 上升。當電容充電達到交流電網線電壓幅值時閉合并網開關，同步風力發電機并網。正常情況下，發電機轉速從低到高逐漸上升，并在某一轉速下并入電網。當由于某種原因，發電機在高轉速下脫網需要重新并網，由于此時電容已經充電且直流母線電壓高于網側交流線電壓幅值，因此只要將并網開關閉合就可實現并網。

直驅式永磁同步風力發電機經電力電子變換器并入電網以后的控制目標是風速小于額定風速時實現最大風能捕獲，風速超過額定風速時使系統以額定功率輸出[20]。

最大風能捕獲的目的就是通過適當的控制，使風力機轉速隨風速變化，始終沿著最佳功率曲線運行，從而使風能轉化最大化。最大風能追蹤可以有變槳距調節，也可以通過調節發電機功率來調節轉速以保持最佳葉尖速比實現。出于可行性、經濟性和可靠性的考慮，當前使用的主要是通過控制發電機輸出功率以調節其電磁功率，進而調節發電機轉速。

具體實現時，在發電機有功和無功功率解耦控制的基礎上，根據有功功率給定的提取方法的不同，又有有速度傳感器和無速度傳感器的控制方法之分。有速度傳感器的控制方法是根據風力機最佳功率曲線和風力機轉速實時計算發電機輸出功率給定。而無速度傳感器的控制方法又有擾動法[21,22,23]、參數估計法、查表法和人工在智能法幾類。

4.2低電壓穿越的研究

電網電壓跌落時，由于受變流器通流能力的限制，網側逆變器注入電網功率減小。而此刻機側整流器的功率并沒有改變，造成直流側的過電壓。如果維持直流側電壓穩定，則必然造成逆變器過電流。過電壓和過電流都將導致電力電子器件的損壞，為了保護變流器不被損壞，風力發電機組將在電壓跌落時退出運行。電網穿透率小時，風力發電機組在電壓跌落時退出運行還是可以接受的。

然而，隨著風力發電規模的不斷擴大，若風電機組在電壓跌落時仍然采取被動保護式脫網，則會增加整個系統的恢復難度，甚至使故障更加嚴重，最終導致系統其他機組全部解列。目前在風力發電技術發展領先的一些國家，如丹麥、德國等已相繼制定了新的電網運

行準則, 定量給出了風電系統離網的條件（如最低電壓跌落深度和跌落持續時間），只有當電網電壓跌落低于規定曲線以后才允許風力機脫網，當電壓在凹陷部分時,發電機應提供無功功率。這就要求風電系統具有較強的低電壓穿越能力，能方便地為電網提供無功支持。因此必須研究低電壓穿越的措施，實現電網電壓跌落時風力發電機不脫網運行。

文獻[24]通過在逆變器交流側加裝無功補償裝置和低通濾波器來應對電網電壓不對稱跌落對系統所造成的影響，使逆變器只能感受到電網的正序電壓，保持其對稱工作狀態，從而實現低電壓穿越；文獻[25-28]通過直流側加卸荷負載以消除電壓跌落時直流側的功率擁堵，避免直流側的過電壓和逆變器的過電流，實現低電壓穿越。這些方法都要增加專門的元件，降低了系統的可靠性和經濟性，使控制變得復雜。

結論

風電作為我國今后大力重點發展的 3 類新能源之一，在今后將具有廣闊的發展和應用前景，風力發電在擺脫對化石能源的過度依賴、緩解中國能源緊缺、改善生態環境和擴大社會效益等方面將做出較大的貢獻。本文對風力發電的發展狀況，如傳統的恒速/變速風電系統、現代變速恒頻風電系統和新型變速恒頻風電系統進行了簡單介紹。隨著風電技術的不斷變革以及機組制造工藝的持續改進，將來風力發電的競爭力必定逐漸提升，其發展前景廣闊。

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