风电的发展现状及展望 Prepared on 24 November 2020
论文题目：我国风力发电的现状及展望
摘要 风是地球上的一种自然现象，全球的风能约为，其中可利用的风能为2X107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。其能量大大超过地球上水流的能量，也大于固体燃料和液体燃料能量的总和。在各种能源中，风能是利用起来比较简单的一种，它不同于煤、石油、天然气，需要从地下采掘出来；也不同于水能，必须建造大坝来推动水轮机运转；也不像核能那样，需要昂贵的装置和防护设备。另外，风能是一种清洁能源，不会产生任何污染。与其他新能源相比，风能优势突出：风能安全、清洁。而且相对来说，风能是就地取材，且用之不竭，在这一点上，风电优于其他发电。 关键词：风力资源丰富；风电安全且清洁；风能用之不竭 目录
第1章绪论 引言 气候变暖将对全球的生态系统、各国经济社会的可持续发展带来严重影响在尽量不影响生活水平的情况下，透过全球气候升高这个现象，我们现目前必须的意识到节能减排的重要性，而改变目前现状的最直接有效的方法就是选择清洁型（相对于煤石油等而言，对于植物动物等一系列生态环境污染相对而言较少甚至可以达到零的能源）能源来替代传统的火力发电。如：水能、太阳能、风能和核能等。风力发电是目前最快发现的最快的清洁能源，且风能是可再生能源。对它加以使用相对而言能使得时下大地所遭受的环境问题得到一定程度的改善，风力发电与传统发电进行相比较风力发电不会产生二氧化碳以及其他有害气体，所以对风能加以利用，这样能相对有效的改变目前世界所面临的环境问题，这样大大的避免造成臭氧空洞以及形成酸雨之类的自然危害，也有利于降低全球的气温。所以加大风力发电建设是改善现目前世界环境的一个有效途径。在国际上对于新能源的开发这一方面做了许多调查和研究，通过调查研究发现在这一方面德国是做的最好的，从上个世纪80年代末起至今，在德国的风电机组总功率即使已越过1万兆瓦的大关，并且已完成了近万个风力发电机组的安装，所占比例已达到了全球风力发电总量的1/3，然而数据研究表明德国近年来减少了约1700万吨的的温室气体排放，所以通过德国温室气体的排放量减少说明开发风力发电等新能源是减少全球气温升温和减少温室气体排放的有力途径。德国竭力用实际行动为《京都议定书》的减排目标迈出了一大步。我国在风力方面也有着相当丰富的资源，可被开发利用的风能储量约10亿kW左右。 本论文的研究背景及意义 根据气候变化专门委员会（IPCC）的调查研究并所给出的第三次评估报告提供的预测结果显示，预计到22世纪初大地平均气温或许会增高—℃。以及伴随着国民日常需求的的不断提高，经济的高速发展，国民的用电量也日益增长，伴随着电力结构的不断调整优化，技术装备水平的逐步提高，发电机组的不断增大以及技术装备水平的逐步提高。随着大自然给予我们不可再生能源的衰竭、对于用电量的不断升高、全球气温的升温以及生态环境的破坏，对于开发新能源发电已成为迫在眉睫的事情。而我国疆域广阔并且有着十分丰富的风力
实验一风力发电机组运行实验 一．实验目的 熟悉异步风电机组的工作原理及其并网过程，掌握风速波动时异步风电机组的输出特性和电网故障时异步风电机组的输出特性。 二．实验内容 1. 搭建一个单机容量为1.5MW的异步风力发电系统，并实现其并网运行，电网由单机无穷大系统代替。 2．对该异步风力发电系统和单机无穷大系统中各个模块进行参数设置。 3．观察并记录风速波动时异步风电机组的输出特性和电网故障时异步风电机组的输出特性。 三．实验设备及仪器 1．计算机。 2．MATLAB软件。 四．实验方法 1．并网运行异步风电机组的系统结构 基于普通感应发电机的异步风电机组，一般由风轮、轴系（包括低速轴LS、高速轴HS 和齿轮箱组成）、感应发电机等组成，如图1-1所示。发电机转子通过轴系与风电机组风轮连接，而发电机定子回路与电网用交流线路连接。这种类型的风电机组一旦起动，其风轮转速是不变的（取决于电网的系统频率），与风速无关。在电力系统正常运行的情况下，风轮转速随感应发电机的滑差变化。风电机在额定功率运行状态下，发电机滑差的变化范围为1%~2%,因此正常运行时风轮转速仅在很小范围内变化。 图1-1 基于普通感应发电机的异步风电机组
2．并网运行异步风电机组的仿真模型搭建 首先找到MA TLAB软件并打开，在主页面的菜单栏下面一行点击simulink的标志 ，或者在命令行输入Simulink，执行后就会弹出Simulink Library Browser下图1所示。 图2-1 Simulink Library Browser 然后新建一个model，点击上图file下面的白色框，或者点击file中的new model，弹出图2-2所示图形，然后保存，文件名字一定不能写成中文名，最好用英文字母命名，路径名也最好不要有中文。 图2-2 simulink仿真模型 然后，在图2-1仿真库文件中的Enter search term处输入要找的库元件模块。 上面步骤做好后，开始搜索风电机组所需的元件模块。如图2-3，按照图中每个模块下面的名字搜索即可。搜索到想要的模块后，直接拖曳到图2-2中即可，然后按照图2-3将各个模块连接起来。如果对某个模块的功能不熟悉，可以双击模块，然后选择help，就会有这个模块的一些功能介绍。
[收稿日期] 2010-03-20 [基金项目] 中国工程院重点咨询项目支持 [作者简介] 贺德馨(1940—),男,浙江定海市人,研究员,研究方向为风能空气动力学;E-m a i l :h d x @c w e a .o r g .c n 中国风能发展战略研究 贺德馨 (中国可再生能源学会风能专业委员会,北京100013) [摘要] 2008年2月中国工程院启动中国能源中长期(2030、2050)发展战略研究重大咨询项目,项目设置6个课题,根据可再生能源课题的安排,风能组的工作是在“中国可再生能源发展战略研究”的基础上,进一步摸清风能资源家底,从战略的角度对风能市场、产业、技术和应用进行综合分析,提出我国风能中长期发展的战略目标、技术路线、发展重点和政策措施。文章简要介绍了研究的结果。[关键词] 可再生能源;风能;可持续发展;战略研究 [中图分类号] T K 8 [文献标识码] A [文章编号] 1009-1742(2011)06-0095-06 1 中国风能发展的基本形势 在全球气候变暖的背景下,以低能耗、低污染为基础的“低碳经济”已成为全球的热点。发展低碳经济是应对气候变化、实现社会可持续发展的重要手段。我国政府已向世界承诺到2020年实现单位国 民生产总值二氧化碳排放量比2005年下降40%～45%,以及非化石能源占一次能源消费的比重达到15%左右的总体目标,为此,必须加快新能源和可再生能源的规模化发展。 风能利用在增加能源供应、改善能源结构、保障能源安全、减少温室气体、保护生产环境和构建和谐社会等方面可以起到重要的作用。经过努力,风能将与其他新能源和可再生能源一起成为发展低碳经济的重要途径,为实施“科学、绿色、低碳能源战略”[1] 做出贡献。 2010年我国风能连续保持五年快速增长,当年风电新增装机容量突破1800万k W ,总装机容量突破4400万k W,中国成了世界风能的大国。取得这样的进步有很多原因:第一是国家的重视,特别是2005年《中国可再生能源法》的颁布和之后发布的一系列推进可再生能源发展的政策和法规;第二是 国家制定了可再生能源发展的规划,提出了明确的目标;第三是国家加大了对风电产业发展和风电技 术进步的投入,提升了我国风电的总体水平;第四是我国的风电企业、科研院所、高等院校以及社会各界对风能事业做出的贡献;第五是通过国际合作与交流,加快了中国风能发展的进程。 中国进入了世界风能大国,但还不是世界风能强国。目前和今后一段时间,还存在制约风能可持续发展的一些因素,主要有风能资源精细化的评估,大规模化风电场系统的建设,风电与电网的协调发展,自主创新能力和国际竞争力的提升,以及市场机制和管理体系的改革等。怎样保持中国风能健康、可持续发展,从“风能大国”到“风能强国”,从“中国制造”到“中国创造”,从“国内市场”到“国际市场”,是要思考和解决的问题。 2 中国风能发展的战略目标 2.1 研究方法2.1.1 基本条件 研究风能发展的战略目标,首先需要分析风能发展的基本条件。 1)风能资源条件。2008年中国气象局对我国 95 2011年第13卷第6期
—1— 我国风电发展情况调研报告 风电发展情况调研组 风能作为一种清洁的可再生能源，党中央、国务院对其开发利用非常重视，有关部门出台了一系列的方针政策，对增加我国能源供应、调整能源结构和保护生态环境起到了积极作用，促进了可再生能源的发展。 华北、西北、东北三个地区是我国陆上风能资源最丰富地区，江苏是海上风能资源最丰富地区之一，这四个地区风电发展具有一定代表性。为深入研究大规模风电接入系统对电网稳定运行的影响，制定完善相应的标准和管理规范，电监会组织并邀请中国科学院、中国电力科学研究院风电专家组成调研组，先后对东北三省、内蒙古、甘肃、新疆、江苏等七省（区）的风电场建设、运行情况进行了调研。调研组与地方政府有关部门、电网公司、风电企业进行了座谈，并实地考察了相关电力调度中心和部分风电场。 在此次调研的基础上，形成此报告，供参考。一、风电建设与运行情况 我国风能资源丰富，根据全国风能资源普查最新成果统计，初步探明陆域离地10米高度风能资源总储量为43.5亿千瓦， 其 https://www.doczj.com/doc/0710529401.html,
—2— 中技术可开发量约为3亿千瓦，如果推算到风电机组轮毂高度，风能的技术可开发量约为6亿千瓦1，主要分布在我国西北地区大部、华北北部、东北北部、青藏高原腹地以及沿海地区（见图1） 。 图1全国风能资源区划图（高度为50米） （一）风电装机容量 2006年《可再生能源法》颁布后，我国风电取得跨越式发展。截至2008年底，全国风电装机容量为894万千瓦2，占全国 1引自国家能源局《2008 中国风电发展报告》 2引自中国电力企业联合会《全国电力工业统计快报》（2008年）。该数据和有关部门统计的2008年底风电吊装容量1217万千瓦存在差别，主要因为部分风电场机组未通过240小时试运行或接入工程滞后尚未进入商业化运行。
我国风力发电的发展现状 我国是世界上风力资源占有率最高的国家，也是世界上最早利用风能的国家之一，据资料统计，我国10m 高度层风能资源总量为3226 GW ，其中陆上可开采风能总量为253 GW ，加上海上风力资源，我国可利用风力资源近1000 GW 。如果风力资源开发率达到60% ，仅风能发电一项就可支撑我国目前的全部电力需求。 我国利用风力发电起步较晚，和世界上风能发电发达国家如德国、美国、西班牙等国相比还有很大差距，风力发电是20 世纪80 年代才迅速发展起来的，发展初期研制的风机主要为1 kW 、10 kW 、55 kW 、220 kW 等多种小型风电机组，后期开始研制开发可充电型风电机组，并在海岛和风场广泛推广应用，目前有的风机已远销海外。至今，我国已经在河北张家口、内蒙古、山东荣城、辽宁营口、黑龙江富锦、新疆达坂城、广东南澳和海南等地建成了多个大型风力发电场，并且计划在江苏南通、灌云及盐城等地兴建GW 级风电场。截止2007 年底，我国风机装机容量已达到6.05 GW ，年发电量占全国发电量的0.8% 左右，比2000 年风电发电量增加了近10 倍，我国的风力发电量已跃居世界第5 位。 1.1 小型风电机组的发展 目前，我国小型风力发电机组技术已相当成熟，建设速度也较快，特别是5 kW 以下风力发电机组的制造技术成熟，已大量使用，并达到批量生产的要求。100 、 200 、300 、500 W 及1 kW 、2 kW 、5 kW 的小型风力发电机，年生产能力可达到5 万台以上。 1.2 大型风电机组的发展
我国大型风电机组的开发研制工作也正在加快。我国大型风电机组基本上依赖进口，通过多年来的开发研制，如今，大型风电机组的主要部件已基本实现国产化，其成本比进口机组低20% ～30% ，国产化是我国大型风电机组发展的必然趋势。我国的大型风电机组从建设之初的山东荣成第一个风力发电场开始，到后来的广东南澳4 台250kW 机组、辽宁营口安装660 kW 风电机组、黑龙江富锦单机960 kW 机组，再到即将在山西、山东、江苏等地安装的大型机组，我国已建成一大批大型风力发电场，使我国风力发电迈上了一个新台阶。 我国风能资源虽然蕴藏丰富，但由于经济实力和技术力量还远不及发达国家，故我国的风力发电普及率还很低。在我国，还有一些无电村，其中部分地区风能资源丰富，应开发利用风力发电。 2 国外风力发电的发展状况 风能的开发利用在国外发达国家已相当普及，尤其在德国、荷兰、西班牙、丹麦等西欧国家，风力发电在电网中占相当比重。20 世纪70 年代发生了世界性的能源危机，欧美国家政府加大补贴投入，鼓励开展风力发电事业。1973 年联邦德国风能资源投入30 万美元，到1980 年投资就增至6800 万美元；美国20 世纪80 年代初期安装了1700 多台风电机组，总装机容量达到3 MW ；1979 年丹麦能源部决定给风轮机设备厂投入补贴，政府拨款建立小型风轮机试验中心，承担发风轮机许可证任务。到20 世纪80 年代末，全球共有大型风轮机近2 万台，总装机容量2 GW 。国际市场风力发电成本不断降低，有些条件较好的风力发电场，机组发电成本仅为8 美分/kWh ，风场运行维修费为1.5 美分/kWh 。从当前世界风力发电情况来看，无论从风机容量投资、年发电量、运行费用及运行稳定性等指标衡量，200 ～500 kW 的中型风电机组都具有较大竞争
风力发电现况以及未来发展趋势 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×10^9MW，其中可利用的风能为2×10^7MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。风很早就被人们利用--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。 一、国外发展状况 目前，中、大型风力发电机组已在世界上40多个国家陆地和近海并网运行，风电增长率比其它电源增长率高的趋势仍然继续。如表1所示，截止2005年12月31日世界装机容量已达58,982MW，年装机容量为11,310MW，增长率为24%；风力发电量占全球电量的1%，部分国家及地区已达20%甚至更多。2005年世界风电累计装机容量最多的十个国家见表2，前十名合计，约占世界总装机容量的%。2005年国际风电市场份额的分布多样化进程呈持续发展趋势：有11个国家的装机容量已高于1,000MW，其中7个欧洲国家（德国、西班牙、意大利、丹麦、英国、荷兰、葡萄牙），3个亚洲国家（印度、中国、日本），还有美国。亚洲正成为发展全球风电的新生力量，其增长率为48%[5]。2002年欧洲风能协会（EWEA）与绿色和平组织（Greenpeace International）发表了一份标题为“风力 12（Wind Force 12）”的报告，勾画了风电在2020年达到世界电量12%的蓝图。报告声明这份文件不是预测，而是从世界风能资源、世界电力需求的增长和电网容量、风电市场发展趋势和潜在的增长率、与核电和大水电等其他电源技术发展历程的比较以及减排CO2等温室气体的要求，论证了风电达到世界电量12%的可能性。 二、国内发展现状 经过前几年的低谷期，国内的风电市场正在迎来新的发展期，特别是在节能减排、环境治理的趋势下，国家出台的一系列政策，使得风电产业站上了风口。 （一）我国风电发展进入新阶段 风电是资源潜力大、技术基本成熟的可再生能源。近年来，全球资源环境约束加剧，气候变化日趋明显，风电越来越受到世界各国的高度重视，并在各国的共同努力下得到了快速发展。据世界风能协会统计，截至2013年年底，世界上开发风能的国家已经达到103个，年发电量达到6400亿千瓦时，占全球总电力需求的4%。我国可开发利用的风能资源十分丰富，在国家政策措施的推动下，经过十年的发展，我国的风电产业从粗放式的数量扩张，向提高质量、降低成本的方向转变，风电产业进入稳定持续增长的新阶段。2003年底，我国风电装机只有50万千瓦，排名世界第十。2013年我国新增风电装机容量1610万千瓦，占当年世界新增容量的45%；累计装机容量突破9000万千瓦,占世界累计装机容量的28%，两项指标均居世界第一?2013年我国新增风电并网容量1449万千瓦；累计并网容量达到7716万千瓦，占全国电源总装机容量的%。今年1至9月，我国风电新增并网容量858万千瓦；到9月底，累计并网容量8497万千瓦，同比增长22%。预计到今年年底我国风电累计并网容量可达到1亿千瓦，从而提前一年完成“十二五”规划目标，风电发电量占全国总发电量的比重也将由2008年的%增长到%，连续两年超过核电，成为国内继火电、水电后的第三大主力电源。 （二）财政优惠 根据财政部文件，为鼓励利用风力发电，促进相关产业健康发展，自2015年7月1日起，对纳税人销售自产的利用风力生产的电力产品，实行增值税即征即退50%的政策。中国可再生能源学会秘书长秦海岩对中国证券报记者表示，这项政策实际并非新政，2001年相关主管部门在对资源综合利用目录的增值税征收政策进行规范时，就提到了风电也是“减半征收”。但“减半征收”在操作层面比较复杂，因此，相关主管部门在2008年的文件中提出即征即退50%。现在只是为了重新梳理政策，把之前的资源综合利用的目录作废，并对风电提出来单独进行了规范说明。 分析人士表示，这实际上是之前风电增值税优惠政策的延续。今年以来，从国家发改委、国家能源局到国家电网公司，再到新能源装机大省的地方政府都在围绕风电发展给予多方面的支持。今年4月28日，国家能源局公布“十二五”第五批风电项目核准计划，项目共计3400万千瓦，超出业界预期；5月下旬，国家能源局发布了《关于进一步完善风电年度开发方案管理工作的通知》，对于弃风限电比例超过20%的地区、年度开发方案完成率低于80%的地区，不安排新项目。 （三）风电企业业绩逐步向好 近期，A股风力发电板块展示出了高景气度。截至7月1日，A股风力发电概念板块23家公司（以设备制造商为主）中，有9家已预告或发布中报业绩情况，除1家净利润变动幅度为负，其余8家净利润增幅在24%至350%之间。其中，
风力发电机模拟试验机组 实验室风力发电模拟试验机组采用调速电机拖动单元，宽范围模拟风力发电机运行转速，用户可根据需要调节拖动单元转速来达到模拟风速变化引起的发电机转速变化。通过开放式主控系统，用户可以根据自己的实验需求给定发电机转矩，通过控制双馈发电机的功率输出，达到变速恒频风力机组的发电等过程各参数的实验研究；通过机组故障模拟，达到对机组常见故障的认识和处理方法。 双馈式风力发电模拟试验机组主要组成部件：调速电机---扭矩仪---双馈发电机 双馈式风力发电模拟试验机组分为拖动单元、控制单元、发电单元、测量单元。 拖动单元：模拟机组因风速变化而引起的转速变化。 控制单元：分析机组状态，控制机组运行，实现数据模拟。 发电单元：绕线转子双馈异步发电机变速恒频发电，与大型风电机组绕组结构模式相似。 测量单元：机组各信号采集传输到主控系统中。 拖动单元的原动机选用异步电动机（也可选用永磁同步电动机、交流同步电动机、直流电动机） 发电单元选用双馈发电机（也可选用永磁同步发电机、直流发电机、交流异步发电机，交流同步发电机） 控制单元选用变频器控制拖动电机转速，用以模拟风速的变化，同时可以方便的通过计算机控制变频器实现电机的转速调节模拟风机出力。 测量单元选用光电编码器采集发电机的转子位置和实时转速，光电编码器安装于发电机后端输出轴上（两台电机联轴间也可安装扭矩传感器，用于测量轴功率和转速）；选用电压、电流、频率等测量传感元件及检测显示表面板、按键，开关模块等，对电量信号进行采集、分析、处理。 机组实现变速恒频风力机组发电状态的模拟，包括转速、转矩、发电量及有功、无功调节。
机组模拟实验内容 1、风力发电机接线形式实验 2、空载运转实验 3、风速模拟实验 4、转距模拟实验 5、发电功率模拟实验 6、其它相关发电性能及测量实验 7、控制策略模拟实验等 8、发电机故障模拟实验 1）定子匝间短路故障 2）定子对地短路故障 3）转子匝间短路故障 4）转子对地短路故障 5）轴承机械故障
专业资料 中国风电发展现状及前景 前言 随着能源与环境问题的日益突出，世界各国正在把更多目光投向可再生能源，其中风能因其自身优势，作为可再生能源的重要类别，在地球上是最古老、最重要的能源之一，具有巨大蕴藏量、可再生、分布广、无污染的特性，成为全球普遍欢迎的清洁能源，风力发电成为目前最具规模化开发条件和商业化发展前景的可再生能源发电方式。 风，来无影、去无踪，是无污染、可再生能源。一台单机容量为1兆瓦的风电装机与同容量火电装机相比，每年可减排2000吨二氧化碳、10吨二氧化硫、6吨二氧化氮。随着《可再生能源法》的颁布，中国已把风能利用放在重要位置。 一、国内外风电市场现状
1.国外风机发展现状 随着世界各国对环境问题认识的不断深入，可再生能源综合利用的技术也在不断发展。在各国政府制订的相应政策支持和推动下，风力发电产业也在高速发展。截至2011年底，世界风电装机量达到237669MW，新增装机量43279MW，增长率22.3%，增速与2010年持平，低于2009年32%的增速。由表一，可以看出中国风电装机量62364MW，远远超过世界其他各国装机量，而德国依然是欧洲装机量最多的国家。从图表三中，很明显的看出，从2001年到2004年，风电装机增速是在下降的，2004年到2009年风电有处于一个快速发展期，直到近两年风电装机的增速又降为22%左右，可见风电的发展正处在一个由快速扩张到技术提升的阶段。 图表 1 世界风电装机总量图
图表 2 世界近10年新增装机量示意图 图表 3 世界风电每年装机量增速
德国 英国 加拿大 西班牙 意大利 法国 瑞典 图表 4 总装机量各国所占份额 其他 前十名总计 图表 5 2011年新增装机量各国所占份额 2.国内风电发展现状 中国的风电产业更是突飞猛进：2009年当年的装机容量已超过欧洲各国，名列世界第二。2010年将新增1892.7万kW，超越美国，成为世界第一。2011年装机总量到达惊人的62364MW。在图6中可以看出，中国风电正经历一个跨越式发展，这对世界风电的发展起到了至关重要的作用。然而，图8 中，我们能
风力发电的发展 xxx 动力10x班 20101020xxxx 摘要：在风电生产过程中既不会产生任何污染物,也不会造成太多的内部能量损耗,同时,因风能属于天然资源,无处不在、无时不有,开发成本十分经济,属于一种节能、洁净、廉价型的优质能源。风力发电是风能利用最重要的形式,也是当今世界能源开发利用中技术最成熟、最具商业化开发前景的领域之一。19世纪末,丹麦首先研制成功了风力发电机组,并建成了世界第一座风力发电站。一个世纪以来,世界各国纷纷研制了类型各异的风力发电设备, 风力发电的重要意义不断受到国际社会的普遍关注与高度重视,对风力发电的学术研究和推广普及工作取得了相当突出的进展。 关键词：新能源风能风力发电 Abstract: In the wind power production process either does not produce any pollutants, it will not cause too much of the internal energy loss, while the wind is due to natural resources, everywhere and at all times there is a very economical development costs, belonging to a kinds of energy saving, clean, inexpensive type of high-quality energy. Wind power is the most important form of wind energy utilization, is today the world's energy development and utilization of technology the most mature, most commercial development of promising areas. 19th century, the first successful development of the Danish wind turbine, and built the world's first wind power station. For a century, the world's countries have developed different types of wind power equipment, wind power continued significance of the general concern of the international community and attaches great importance to academic research on wind power and popularize prominent work has made considerable progress. Keywords:New energy wind energy wind power 1.风力发电概述 1.1风力发电原理 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。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)、发电机和铁塔三部分。（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，它由两只(或更多只)螺旋桨形的叶轮组成。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、
风能资源作为一种可再生能源取之不尽，中国更是风能大国，据统计中国风能的技术开发量可达3亿千瓦-6亿千瓦，而且中国风能资源分布集中，有利于大规模的开发和利用。 据考察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）地区丰富带即西北、华北和东北的草原和戈壁地带；另一条是“沿海及其岛屿地丰富带，即东部和东南沿海及岛屿地带。 这些地区一般都缺少煤炭等常规能源并且在时间上冬春季风大、降雨量少，夏季风小、降雨量大，而风电正好能够弥补火电的缺陷并与水电的枯水期和丰水期有较好的互补性。 一、风电发展现状据统计，从2017年开始，中国的风电总装机连续5年实现翻番，截至2017年底，中国以约4182.7万千瓦的累积风电装机容量首次超越美国位居世界第一，较瓦，到2020年可达1.5亿千瓦。 （二）风电投资企业风电投资企业包括开发商与风电装机制造企业。 从风电开发商的分布来看，更向能源投资企业集中，2017年能源投资企业风电装机在已经建成的风电装机中的比例已高达90%，其中中央能源投资企业的比例超过了80%，五大电力集团超过了50%。 其他国有投资商、外资和民企比例的总和还不到10%，地方国有非能源企业、外企和民企大都退出，仅剩下中国风电、天润等少数企业在“苦苦挣扎，当年新增和累计在全国中的份额也很小。
从风电装机制造企业来看，主要是国内风电整机企业为主，2017年累计和新增的市场份额中，前3名、前5名和前10名的企业的市场占有率，分别达到了55.5%和发电；由沈阳工业大学研制的3mw风电机组也已经成功下线。 此外，中国华锐、金风、东汽、海装、湘电等企业已开始研制单机容量为5mw的风电机组。 中国开始全面迈进多mw级风电机组研制的领域。 2017年，国际上公认中国很难建成自主化的海上风电项目，然而，华锐风电科技集团中标的上海东海大桥项目，用完全中国自主的技术和产品，用两年的时间实现了装机，并于2017年成功投产运营，令世界风电行业震惊。 （四）风电场并网运行管理目前，风电并网主要存在两大问题：风电异地发电机组技术对电网安全稳定产生影响、风的波动性使风电场的输出功率的波动性难以对风电场制定和实施准确的发电计划。 它们使得风电发展受到严重影响。 对于这种电力上网“不给力的现况，国家和电网企业都在积极努力地解决好风电基地电力外送问题，除东北的风电基地全部由东北电网消纳和江苏沿海等近海和海上风电基地主要是就地消纳之外，其余各大风电基地就近消费一部分电力和电量之外的电力外送的基本考虑是：河北风电基地和蒙西风电基地近期主要送入华北电网；2020年前后需要山东电网接纳部分电力和电量；蒙东风电基地近期送入东北电网和华北电网；甘肃酒泉风电基地和新疆哈密风电基地近期送入
风力发电实验室建设方案 １、建设项目必须符合的总要求 风力发电实验室是要求建设一个符合风力发电专业和实际风电专业教学要求的风力发电系统，包括具有无级可变风速及可任意连续可变风向的模拟风力源系统(与并网型双馈风力发电机组配套实验)和三组无级可变风速及6０度连续可变风向的模拟风力源系统（与小型风力发电机组配套实验）。由一套采用主动偏航齿轮驱动形式的、模拟大型变桨距变速恒频风力异步双馈发电机组、双PＷM变流器、电气测控柜和中控台构成的风力发电教学实训系统，以及由三套小型风力发电机和配套仪器仪表所组成的一个符合大、小型风电机组实验技术要求的综合风力发电实验室，以满足学生教学实训要求。同时需要系统地考虑教学实训项目的要求并具一定的特色。所以本建设项目具体实施的投标单位，不仅要吸收目前并网型风力发电设备的新技术，还应紧密结合教学的实际,必须全面满足完成实训项目的要求,模拟风场与变桨距异步双馈发电机组必须符合教学要求的实际原形的物理模拟标准。要能够观察到各种工况的物理过程，获得明确的物理概念,可以探索到现象的本质极其变化的基本规律，在教学实训中可使风力发电实验室的作用和功能得到进一步的拓展，能够进行典型系统的实训,应符合实训教学的可测试性和可操作性。 2、对模拟风场系统结构的基本要求 以风能为动力的发电设备，称为风力发电机组。在实际风电工程中，安装在风电场中的风力发电机组的原动力风能是自然风,风的速度和方向是不断变化的,而功率与风速的立方成正比。因此在实验室的室外模拟风场中必须设计建设一个连续可变风速及可任意连续可变风向的模拟风力源系统。 在室外模拟风场中安装的风力发电机组要求是采用30０W小型风力发电组，整个风场用金属网隔离。 在室内安装的并网型风力发电机组要求设计制造成采用主动偏航齿轮驱动形式的、由变桨距风轮机、齿轮箱和异步双馈发电机组等构成风电主机，风速和风向信号取自于室外模拟风场的模拟风力源系统，变桨距调节信号取自于发电机功率。 并网型风力发电机组的原动力采用直流调速电机，直流调速电机的转速与室外模拟风场中测得的风速成正比。 并网型风力发电机组产生的电能,通过电缆经模拟箱式变电站将其电压由0.６9KV模拟升至10KV后，是经架空线路或电缆模拟输送到风电场的变电所。 3、对并网型风力发电机组的基本要求 并网型风力发电机组的功能是将风中的动能转换成机械能,再将机械能转换为电能，输送到电网中。要求并网型风力发电机组的在设定的模拟风况和电网条件下能够长期安全运行。 3.１、并网型风力发电机组系统 分为风轮、齿轮箱、发电机、塔筒和基础等几个部分。 经过调研和综合分析,为了符合风力发电专业和实际并网型风电工程的教学要求，本并网型风力发电机组设计制造要求是:采用三叶片(叶片长度根据实验室场地允许条件取）围绕叶片纵向轴线转动的变桨距风轮机，具有主动偏航齿轮驱动功能,采用双馈异步发电机。 底盘上安装除了控制器以外的机组主要部件。 塔架支撑底盘达到1M的高度,筒内安置发电机和控制器之间的动力电缆、控制和通信电缆，塔架结构采用筒形。 基础根据实验室的地质情况和塔架筒形结构形式设计。其中心预置与塔架连接的基础部件,保证将风力发电机组牢牢固定在基础上。
风力发电整机制造机构名称 维斯塔斯风力技术公司 新疆金风科技发展公司 四川风瑞能源 GAMESA GE能源集团 华锐风电科技股份有限公司 浙江华仪风能开发有限公司 苏司兰能源有限公司 江西麦德风能设备股份有限公司 常州轨道车辆牵引传动工程技术研究中心上海电气风电设备有限公司 中国南车株洲电力机车研究所风电事业部湖南湘电风能有限公司 中船重工（重庆）海装风电设备有限公司Repower 浙江运达风力发电工程有限公司 上海万德风力发电有限公司 佛山市东兴风盈风电设备制造有限公司潍坊中云机器有限公司 东方汽轮机有限责任公司 保定惠德风电工程有限公司 哈尔滨哈电风电设备公司 北京北重汽轮电机有限责任公司
沈阳华创风能有限公司 西安维德风电设备有限公司 广东明阳风电有限责任公司 三一电气有限责任公司 中小型风力发电机组（含并网/离网型）机构名称 广州红鹰能源科技公司 扬州神州风力发电有限公司 嘉兴市安华风电设备有限公司 上海思源致远绿色能源有限公司 宁波风神风电科技有限公司 深圳风发科技发展有限公司 广州中科恒源能源科技有限公司 宁夏风霸机电有限公司 上海林慧新能源科技有限公司 西安大益风电科技有限公司 瑞安海立特风力发电有限公司 风能蓄电池机构名称 北京辉泽世纪科技有限公司 叶片及其材料机构名称 重庆国际复合材料有限公司 艾尔姆玻璃纤维制品（天津）有限公司
上海玻璃钢研究院 江苏九鼎新材料股份有限公司 南京先进复合材料制品有限公司 上海越科复合材料有限公司 中国兵器工业集团第五三科技研究院 威海市碳素渔竿厂 金陵帝斯曼树脂有限公司 中航（保定）惠腾风电设备有限公司 浙江联洋复合材料有限公司 常熟市卡柏（Core Board）复合材料有限公司北京恒吉星工贸有限责任公司 风力发电机机构名称 湘潭电机股份有限公司 南车电机股份有限公司 西安捷力电力电子有限公司 兰州电机有限责任公司 东方电机股份有限公司 上海电气集团 盾安电气 齿轮箱/回转支承机构名称 南京高速齿轮制造有限公司 德国GA T传动技术有限公司
新能源风力发电的发展思路探索 发表时间：2019-04-01T11:54:53.143Z 来源：《电力设备》2018年第28期作者：刘波 [导读] 摘要：风能是一种十分清洁的可再生能源，具有良好的经济效益和环境效益，较好地满足当前我国用电量增加的问题。 （新疆宏远建设集团有限公司新疆可克达拉市 835213） 摘要：风能是一种十分清洁的可再生能源，具有良好的经济效益和环境效益，较好地满足当前我国用电量增加的问题。我国具有大量的风能资源，使得风能在我国有十分广阔的发展前景，国家要继续推动风能产业的发展，保证市场公平，推动风能汗液的技术研发，推动风能发电的全面发展。 关键词：新能源风力发电；发展思路；分析 1风力发电 1.1风力发电的原理和特点 风力发电是一个将风能的机械能转化成电能的过程，这个转化过程由风力发电机和其控制系统实现，当风力进入发电系统后，便成为发电系统的输入信号，系统内的风力控制器输出桨距角信号，对机械的转和输出功率进行调整。机械产生的能量会进入发电机，最后转化成电能进入电网[1]。风能发电的特点在于风能是可再生的，发电厂的建设周期很短，装机规模灵活、具有较高的可靠性，同时运营维护简单，造价低。 1.2风力发电系统的类型 常见的风力发电系统主要有三种，包括恒速感应发电系统，变速恒频双馈式发电系统和变速同步发电系统。恒速感应发电系统在当前使用的最为广泛，这种系统的构造简单，造价很低，发电过程比较容易控制，后期维护投入非常低；但是这类系统存在着不能有效控制无功补偿的问题，使得供电效率很低[2]。变速恒频双馈式发电主要使用在电力生产中，这类系统的优势在于发电具有较高的稳定性，而且容易控制，不需要无功补偿，成本低的同时对风能具有较高的转化效率；但是这类系统比较复杂，使得维护比较困难。变速同步发电系统还处于摸索阶段，而且造价很高，目前并没有太多的使用，但是该系统具备着不需要无功补偿和稳定性高的优势，具有较高的潜力。 2我国新能源风力发电的现状 《可再生能源法》作为我国对新能源发展的规划，其预示着可再生能源将会成为能源发展的重要部分，经过十多年的努力，我国的风力发电水平已经不容小觑，风电装机比重越来越高，到2008年8月，已经进入世界前五，这也标志着中国已经成为可再生能源大国。目前，我国风电产业发展十分迅猛，增长率和总装机量都占全世界第一，已成为全世界范围内风电系统最大的国家。 如今我国对于国内风电发展所需的一般零件都已能够自给自足，但在一些技术要求较高的部件如励磁系统和一些关键电子元件仍然需要从外国大量进口。因此，我国必须在高层技术方面进行创新和突破，才能继续保持高速的发展趋势。 3问题分析 3.1风能能源的评估有待完善 对于风能资源进行评估并以此制定风力发电的规划是我国风力发电进行管理的基础。目前我国的相关机构在开展的风力能源评估还处于有点完善的状态，距离世界上的发达国家还存在明显的差距，因此，开展对于风力发电的相关资料整理以及重新进行调查评估是非常有必要的，相关部门应该更加严格的对我国沿海地区和内陆地区的风力分别进行检测和评估，同时还需要不断对我国现有的风力发电场所产能进行更科学合理的长远规划。 3.2自主创新需要提升 在目前我国对于风力发电产业生态圈建设尚未完成的过程中，我国的企业对于大型兆瓦发电机的信息技术吸收还没有充分进行。与此同时，我国对于风力发电机组中的核心设备和相关零件还无法进行自主生产，这是制约我国风力发电发展的关键问题。因此更快地进行我国风力发电设备制作的自主创新，同时加强完整知识产权的风力发电机组设备的研究，都是保障我国风力发电事业发展的重要目标[1]。 3.3国家电力网络与风力发电的发展不协调 目前我国电力网络设施的管理和运用并没有与风力发电产生足够的协调性。在风力发电场所接入电网的工作并没有很好地得到完成，整个国家电网的发展规划也缺乏对于风力发电场所的重视。就这个问题，还需要我国的政府相关部门更好地制定相应的管理办法，从而保证风力发电场所与国家电网之间可以共同协调发展，更好地为风力发电的发展提供保障。 4新能源风力发电的发展思路 4.1政府提供足够的政策 风力发电是一项十分巨大的工程，没有足够底气的公司是不会冒这个风险的，因此政府如果能够给出一些充满诱惑的“橄榄枝”，那些企业还是会冒一下风险闯一下的。比如，政府颁布多购多奖励，少购少处罚的政策，通过政策来刺激企业的投资，这样能够带动起风力发电的发展。其次，政府可以为企业提供电厂和电网的建设点，并为这些企业提供一定的补助，让害怕风险的企业有了保障，这样就会出现越来越多的企业投资风力发电，达到推动风力发电发展的目的。 4.2实现风力发电的产业化发展 在越来越多的企业投入风力发电后，风电企业就会慢慢变得和其他发电产业一样形成一个产业集群。这些企业能够在产业集群中相互竞争相互促进，就和达尔文自然选择学说一样，在竞争中优胜劣汰，从而营造一个以发展为目标的产业集群。这样就能使电力企业朝着更好的方向前进，促进经济的发展。 4.3政府完善市场检查管理制度 为了解决风电发展规划与电网规划的不相协调，政府应该采取一系列的措施，并且完善监管制度。首先，要吸引其余公司加入风电产业，这就需要政府对风电产业结构体制进行改革，根据市场经济规律在市场中建立一个公平开放、能够为国内投资者提供投资的平台。其次，为了使投资的主体群众保持一个较高的积极性，政府应该放低政策，提供一个多元化的投资平台。同时相关部门还要对风力发电投资项目可能出现的问题有所保障，这就需要政府规范市场秩序，营造一个公平的市场，保证风电产业的高速发展。 4.4明确我国风力发电的发展目标 为了促进我国风力发电的健康发展，同时不断提升我国电网运行过程中的安全性和可靠性，首先需要对我国风力发电的发展目标进行
三相电压风力发电实验 实验内容 实验1 风束、螺旋桨转速与感应电动势之间的关系 实验2切入风速到额定风速区间功率调节实验 实验3额定风速到切出风速区间调节实验 实验原理 1风能与风速测量 2 发电方式和发电机选择 3 风能的利用 4 风电机组的功率调节方式 5 风能的储存与切换互补 实验仪器 实验的内容与步骤 实验一风速，转速，发电机感应电动势的关系 风速(m/s) 3.5 5 6 6.5 7 7.5 8.5 9.5 10 转速(r/min) 40 52 63 62 73 83 91 105 116 电动势（v) 0.06 0.17 0.26 0.28 0.42 0.46 0.56 0.75 0.82 150(r/min) 表1 1.2 (v) 135 0.9 90 0.6 45 0.3 0 1.5 3 4.5 6 7.5 9 10.5 12 12.5 (m/s) 0 15 30 45 60 75 90 105 120 (r/min)
实验一结果说明: 1 转速与风速呈线性关系，旋转式风速计就是根据这一原理制成的。 2 发电机感应电动势与转速成正比，符合电磁感应定理。 实验二切入风速到额定风速之间功率调节实验 已知本实验 启动风速：3m/s 切入风速：3.5m/s 额定风速：12m/s 风速(m/s) 转速(r/min) 电压（v) 电流(mA) 功率(W) 3.5 42 0.08 0.01 18.25 5 54 0.27 0.03 20.9 7 80 0.46 0.08 28.8 9.5 121 1.35 0.16 35.6 10 138 2 .56 0.19 38 12 157 3.52 0.22 41 表2 功率 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 2 4 6 8 10 12 14风速（m/s) 实验结果说明： 在恒定阻值下从切入风速到额定风速，所获取的功率逐渐变大，变化的速率越来越快，到额定风速时达到最大值。
国内外风力发电技术现状与发展 风能是一种可再生的清洁能源。近30年来，国际上在风能的利用方面，无论是理论研究还是应用研究都取得了重大进步。风力发电技术日臻完善，并网型风力发电机单机额定功率最大已经到5MW，叶轮直径达到126m。截止2005年世界装机容量已达58,982MW，风力发电量占全球电量的1%。中国成为亚洲风电产业发展的主要推动者之一，其总装机容量居世界第8位，2005年新增装机容量居世界第6位。今后，国内外风力发电技术和产业的发展速度将明显加快。 1 引言 风是最常见的自然现象之一，是太阳对地球表面不均衡加热而引起的“空气流动”，流动空气具有的动能称之为风能。因此，风能是一种广义的太阳能。据世界气象组织（WMO）和中国气象局气象科学研究院分析，地球上可利用的风能资源为200亿kW，是地球上可利用水能的20倍。中国陆地10m高度层可利用的风能为2.53亿kW，海上可利用的风能是陆地上的3倍，50m高度层可利用的风能是10m高度层的2倍，风能资源非常丰富。 风能是一种技术比较成熟、很有开发利用前景的可再生能源之一[1]。风能的利用方式不仅有风力发电、风力提水，而且还有风力致热、风帆助航等。因此，开发利用风能对世界各国科技工作者具有极强的魅力，从而唤起了世界众多的科学家致力于风能利用方面的研究。在本文中，将对国内外风力发电技术的现状和发展趋势进行论述。 2 风力发电基本知识 2.1 风能的计算公式 空气运动具有动能。风能是指风所具有的动能。如果风力发电机叶轮的断面积为A，则当风速为V 的风流经叶轮时，单位时间风传递给叶轮的风能为 （1） 其中：单位时间质量流量m=ρAV （2） 在实际中，（3） 式中： P W—每秒空气流过风力发电机叶轮断面面积的风能，即风能功率，W； C p—叶轮的风能利用系数； ηm—齿轮箱和传动系统的机械效率，一般为0.80—0.95，直驱式风力发电机为1.0； ηe—发电机效率，一般为0.70—0.98； ρ—空气密度，kg/m3； A—风力发电机叶轮旋转一周所扫过的面积，m2； V—风速，m/s。 2.2 贝茨（Betz）理论 第一个关于风轮的完整理论是由德国哥廷根研究所的A·贝茨于1926年建立的。 贝茨假定风轮是理想的，也就是说没有轮毂，而叶片数是无穷多，并且对通过风轮的气流没有阻力。因此这是一个纯粹的能量转换器。此外还进一步假设气流在整个风轮扫掠面上的气流是均匀的，气流速