淺談我國(guó)風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀及其技術(shù)發(fā)展

1、百度文庫(kù)-讓每個(gè)人平等地提升自我淺談我國(guó)風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀及其技術(shù)發(fā)展一、我國(guó)風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀2005年2月，我國(guó)國(guó)家立法機(jī)關(guān)通過了 可再生能源法， 明確指由風(fēng)能、太陽能、水能、生物質(zhì)能及海洋能等為可再 生能源，確立了可再生能源開發(fā)利用在能源發(fā)展中的優(yōu)先地 位。2009年12月，我國(guó)政府向世界承諾到 2020年單位國(guó)內(nèi) 生產(chǎn)總值二氧化碳排放比 2005年下降40%45% ,把應(yīng)對(duì)氣 和變化納入經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展規(guī)劃，大力發(fā)展包括風(fēng)電在內(nèi)的可 再生能源與核能，爭(zhēng)取到 2020年非化石能源占一次能源消 費(fèi)比重達(dá)到15%左右。隨著新能源產(chǎn)業(yè)成為國(guó)家戰(zhàn)略新興產(chǎn) 業(yè)規(guī)劃的由臺(tái)，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，有望成為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)

2、增長(zhǎng)的一個(gè)新亮點(diǎn)。我國(guó)自上世紀(jì)80年代中期引進(jìn)55kW容量等級(jí)的風(fēng)電機(jī) 投入商業(yè)化運(yùn)行開始，經(jīng)過二十幾年的發(fā)展，我國(guó)的風(fēng)電市 場(chǎng)已經(jīng)獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展。到2009年底，我國(guó)風(fēng)電總裝機(jī)容量達(dá)到2601萬kW,位居世界第二，2009年新增裝機(jī)容量 1300萬kW,占世界新增裝機(jī)容量的 36%,居世界首位1, 2?？梢钥从?，我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)正步入一個(gè)跨越式發(fā)展的階段， 預(yù)計(jì)2010年我國(guó)累計(jì)裝機(jī)容量有望突破 4000萬kW o從技術(shù)發(fā)展上來說，我國(guó)風(fēng)電企業(yè)經(jīng)過“引進(jìn)技術(shù)一消化吸收一自主創(chuàng)新”的三步策略也日益發(fā)展壯大。隨著國(guó)內(nèi) 5WM容量等級(jí)風(fēng)電產(chǎn)品的相繼下線，以及國(guó)內(nèi)兆瓦級(jí)機(jī)組 在風(fēng)電市場(chǎng)的普及，標(biāo)志我國(guó)

3、已具備兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)的自主研發(fā) 能力。同時(shí)，我國(guó)風(fēng)電裝備制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)集中度進(jìn)一步提高， 國(guó)產(chǎn)機(jī)組的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額逐年提高。目前我國(guó)風(fēng)電機(jī)組整機(jī) 制造業(yè)和關(guān)鍵零部件配套企業(yè)已能基本滿足國(guó)內(nèi)風(fēng)電發(fā)展 需求，但是像變流器、主軸軸承等一些技術(shù)要求較高的部件 仍需大量進(jìn)口。因此，我國(guó)風(fēng)電裝備制造業(yè)必須增強(qiáng)技術(shù)上 的自主創(chuàng)新，加強(qiáng)風(fēng)電核心技術(shù)攻關(guān)，尤其是加強(qiáng)風(fēng)電關(guān)鍵 設(shè)備和技術(shù)的攻關(guān)。二、風(fēng)力發(fā)電的技術(shù)發(fā)展（一）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)型及容量的發(fā)展現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)及發(fā)展趨勢(shì)主要在于如 何進(jìn)一步提高效率、提高可靠性和降低成本。作為提高風(fēng)能 利用率和發(fā)電效率的有效途徑，風(fēng)力發(fā)電機(jī)單機(jī)容量不斷向 大型化發(fā)展。從20

4、世紀(jì)80年代中期的55kW容量等級(jí)的風(fēng) 電機(jī)組投入商業(yè)化運(yùn)行開始，至 1990年達(dá)到250kW, 1997 年突破1MW1999年即達(dá)到2MW。進(jìn)入21世紀(jì)，兆瓦級(jí) 風(fēng)力機(jī)逐漸成為國(guó)際風(fēng)電市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品。 /2004年德國(guó) Repower即研制由第一臺(tái) 5MW 風(fēng)電機(jī)，Enercon開發(fā)由第二 代直驅(qū)式6WM風(fēng)電機(jī)，預(yù)計(jì)2013年單機(jī)容量將突破 15MW1 , 3o從世界范圍來看，的機(jī)型占世界機(jī)組容量的比例，已從2007年的飛速上升到;而在我國(guó)，2005年風(fēng) 電場(chǎng)新安裝的兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組占當(dāng)年新裝機(jī)容量的，而2009年比例已經(jīng)上升到/%。這表明容量風(fēng)電機(jī)組已經(jīng)成為我 國(guó)風(fēng)電市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品。（

5、二）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)的發(fā)展1 .自然風(fēng)速的大小和方向隨著大氣的氣壓、氣溫和濕度 等的活動(dòng)和風(fēng)電場(chǎng)地形地貌等因素的隨機(jī)性和不可控性，、這 樣風(fēng)力機(jī)所獲得的風(fēng)能也是隨機(jī)和不可控的。2 .為使風(fēng)能利用率更高，大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉片直徑 大約在60m100m之間，因此風(fēng)輪具有較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。3 .自動(dòng)控制在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)和脫網(wǎng)、輸入功率的 優(yōu)化和限制、風(fēng)輪的主動(dòng)對(duì)風(fēng)以及運(yùn)行過程中故障的檢測(cè)和 保護(hù)中都應(yīng)得到很好的利用。、 4.風(fēng)力資源豐富的地區(qū)通常環(huán)境較為惡劣，在海島和邊 遠(yuǎn)的地區(qū)甚至海上，人們希望分散不均的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能夠 無人值班運(yùn)行和遠(yuǎn)程監(jiān)控。這就對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng) 可靠性提生了很

6、高的要求。因此，眾多學(xué)者都致力于深入研究風(fēng)力發(fā)電的控制技術(shù) 和控制系統(tǒng)，這些研究工作對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行有極 其重要的意義。計(jì)算機(jī)技術(shù)與先進(jìn)的控制技術(shù)應(yīng)用到風(fēng)電領(lǐng) 域，并網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)得到了較快發(fā)展，控制方 式從基本單一的定槳距失速控制向變槳距和變速恒頻控制 方向發(fā)展，甚至向智能型控制發(fā)展。定槳距型風(fēng)力機(jī)指槳葉與輪轂的連接是固定的，即槳距 角固定不變，當(dāng)風(fēng)速變化時(shí)，槳葉的迎風(fēng)角度固定不變。失 速型是當(dāng)風(fēng)速高于額定風(fēng)速，利用槳葉翼型本身所具有的失 速特性，即氣流的攻角增大到失速條件，使槳葉的表面產(chǎn)生 渦流，將發(fā)電機(jī)的功率輸由限制在一定范圍內(nèi)。失速調(diào)節(jié)型 的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單可靠，當(dāng)風(fēng)速變化

7、引起輸生功率變化時(shí)，只通 過槳葉的被動(dòng)失速調(diào)節(jié)而控制系統(tǒng)不做任何控制，使控制系 統(tǒng)大為簡(jiǎn)化。具缺點(diǎn)是葉片重量大，槳葉、輪轂、塔架等部 件受力較大，機(jī)組的整體效率較低，也使得這些關(guān)鍵部件更 容易疲勞磨損。（三）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制策略的發(fā)展風(fēng)能是一種能量密度低、 穩(wěn)定性較差的能源，由于風(fēng)速、 風(fēng)向的隨機(jī)性變化，導(dǎo)致風(fēng)力機(jī)葉片攻角不斷變化，使葉尖 速比偏離最佳值，風(fēng)力機(jī)的空氣動(dòng)力效率及輸入到傳動(dòng)鏈的 功率發(fā)生變化，影響了風(fēng)電系統(tǒng)的發(fā)電效率并引起轉(zhuǎn)矩傳動(dòng) 鏈的振蕩，會(huì)對(duì)電能質(zhì)量及接入的電網(wǎng)產(chǎn)生影響，對(duì)于小電 網(wǎng)甚至?xí)绊懫浞€(wěn)定性。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通常采用柔性部件， 這有助于減小內(nèi)部的機(jī)械應(yīng)力，但同時(shí)也會(huì)使風(fēng)

8、電系統(tǒng)的動(dòng) 態(tài)特性復(fù)雜化，且轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)模塊會(huì)有很大振蕩。目前，對(duì)風(fēng) 力發(fā)電機(jī)的控制策略研究根據(jù)控制器類型可分為兩大類：基 于數(shù)學(xué)模型的傳統(tǒng)控制方法和現(xiàn)代控制方法。傳統(tǒng)控制采用線性控制方法，通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩或槳葉節(jié)距角，使 葉尖速比保持最優(yōu)值，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)能的最大捕獲。對(duì)于快速 變化的風(fēng)速，具調(diào)節(jié)相對(duì)滯后。同時(shí)基于某工作點(diǎn)的線性化 模型的方法，？p詮?fù)挑鄱蝏l峽志姨？擾動(dòng)大、不確定因素 多、非線性嚴(yán)重的風(fēng)電系統(tǒng)并不適用。三、存在的問題及展望/ 盡管近年來我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)得到了迅猛的發(fā)展，但同時(shí)也 暴露由眾多的問題。首先，我國(guó)尚未完全掌握風(fēng)電機(jī)組的核心設(shè)計(jì)及制造技 術(shù)。在設(shè)計(jì)技術(shù)方面，我國(guó)不僅每年需支付大量的專利、生 產(chǎn)許可及技術(shù)咨詢費(fèi)用，在一些具有自主研發(fā)能力的風(fēng)電企 業(yè)中，其設(shè)計(jì)所需的應(yīng)用軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)和源代碼都需要從國(guó) 外購(gòu)買。在風(fēng)機(jī)制造方面，風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)、逆變系統(tǒng)需要大 量進(jìn)口，同時(shí)，一些核心零部件如軸承、葉片和齒輪箱等與 國(guó)外同類產(chǎn)品相比其質(zhì)量、壽命及可靠性尚有很大差距。其 次，我國(guó)風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃與電網(wǎng)規(guī)劃不相協(xié)調(diào)，上網(wǎng)容量遠(yuǎn)小 于裝機(jī)容量。風(fēng)電發(fā)展側(cè)重于資源規(guī)劃，風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)往往 沒有考慮當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的消納能力，從而造成裝機(jī)容量大，并網(wǎng) 發(fā)電少的現(xiàn)狀。2009年新增裝機(jī)容量中1/3未能上網(wǎng)，送電 難已經(jīng)成為制約風(fēng)電發(fā)展的瓶頸。最后，我