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达坂城风力发电场机型比较与机型选用研究1
张新燕1，2 , 王海云1，2 , 王维庆1，2
1西安交通大学电气工程学院，陕西西安，（710049）
2新疆大学电气工程学院，新疆乌鲁木齐，（830008）
xjcxzxy@https://www.doczj.com/doc/fe11721999.html, wanghaiyunyun@yahoo.om wwq59@https://www.doczj.com/doc/fe11721999.html,
摘要为了研究各种风力发电机的运行情况和探讨未来风电场对风能的合理化利用，采用实际调研和理论分析，对新疆达坂城风区的风力发电场目前主要风力发电机机型进行了研究和分类，对这些机型的运行原理和性能进行了比较，并对今后风电场对风能的进一步开发利用提出了一些建设性的意见。结论：笼式转子感应风力发电机随风速变化波动较大，对电网影响相对大一些；双馈感应风力发电机和直驱永磁风力发电机在电网发生故障后较容易恢复发电；未来风电场采用兆瓦级以上的风力发电机对风能利用更加合理,对于两兆瓦以上的大型风力发电机采用双馈风力发电机具有更好的优势。
关键词：风力发电机；风电场；并网运行；故障
中图分类号：TM614 文献标识码：A
1.引言
风电发展已涵盖世界各大洲，并快速增长。到2006年底，风电装机超过100万千瓦的国家已由2005年的11个增加到13个，其中有8个欧洲国家(德国、西班牙、意大利、丹麦、英国、荷兰、葡萄牙、法国)、3个亚洲国家(印度、中国、日本)和2个美洲国家(美国、加拿大)。根据施鹏飞撰写的《2006年中国风电场装机容量统计》，中国风电发展已取得了巨大进步，风电装机由2005年的126万千瓦增加到260万千瓦，累计风电机组3311台 ，新疆风电总装机329台，206610kW，其中达坂城230台。2007年，达坂城风电场又新增了装机容量，主要机型是双馈风力发电机和直驱永磁风力发电机。
目前新疆电网正在与我国西北主电网连接，在新疆建立大型风电场是可能的，达坂城风区，可装机400万kW，风速变化正好吻合负荷需求，研究达坂城风电场具有更重要的意义和价值；立足新疆，提早在理论上为大型风电场的建立做好基础研究工作是必要的。
风电产业的发展迎来了前所未有的发展机遇，但是风能是一种间歇式能源，风电场的输出功率是随机变化的[1]，各种不同的风力发电机机型的结构、运行原理和功率输出大小及功率波动情况不同[2]，由不同的风力发电机所建立的风电场对风能的利用和风电场输出的电能质量是不同的[3]，当电网发生故障后不同风力发电机故障后的恢复情况也不相同[4]。目前国内已经有大量的有关风力发电机并网运行[5]、风力发电机的控制及风电场运行方面的论文[6]，但是对各种机型的研究比较不是太多。新疆达坂城风电场建立比较早，同时一直处于动态的发展当中，所以这里具有的风力发电机比较复杂，这篇论文就是在对达坂城风电场机型的分析基础上，对风电场已有的主要机型进行了分类和研究，并对未来风电场的建设提出了一些建设性的建议。
2. 新疆风能资源和达坂城风区风力发电机机型
2.1 新疆风能资源
新疆的风能资源丰富,年风能理论蕴藏量为3万亿千瓦小时左右，是目前新疆年发电量1本课题得到高等学校博士学科点专项科研基金（项目编号：20060755001）的资助
的12倍，有九大风能利用区，总面积15万平方公里, 风能资源占全国总量的３７％，开发后年发电量2400亿kWh, 已探明的新疆风能资源如表1，还有塔城老风口、铁厂沟，阿勒泰布尔津，伊犁塞里木湖区等地。
表1 新疆九大风区风能资源 风区名称 面积km 2可利用小时
2~30 m/s
风功率密度W/m 2年蕴藏量108kWh 平均风速m/s 最大风速m/s 额尔齐斯河西部
12000 5000-6700 150-200 780 4-5 35 准噶尔盆地西部
14000 4500-5500 150-200 800 4-5 40 阿拉山口
3000 5114 537 470 6 46 达坂城
1500 5000-5500 300-400 250 5-6.2 38 吐鲁番西部
1000 4000-5500 150-200 100 4-5 45.7 百里风区
3000 4500-6000 150-200 370 4.5-5.5 40 哈密北戈壁
21000 5000-6000 250-300 1700 5-6.2 35 哈密南戈壁
50000 5500-6700 140-200 1250 4.5-5.5 30 罗布泊 50000 5000-6000 140-160 2300 4.5-5.5 40
2.2 达坂城风力发电机统计及主要机型
达坂城风区目前装机的风力发电机如表2。
表2 达坂城风区目前装机的风力发电机 序号 制造商 容量（KW ）
电机 序号 制造商 容量（KW ） 电机 1 Bonus 150,300,450,600感应
9 Nordtank 300 感应 2 AN Bonus 150,450, 感应 10 Vestas 600 感应 3 Tacke 600 感应 11 FD31-300 300 感应 4 Jacobs 500, 感应 12 Nedwind 500 感应 5 XWEC- Jacobs 600 感应 13 NGE Micon 750 感应 6 金风 600，750 感应 14 GE wind 1500 双馈 7 金风，直驱 1200，1500 永磁 15 东汽 1500 双馈 8 业主组装ABO 660 感应 由表 2 的统计数据可见，目前达坂城风区的风电场所使用的风力发电机主要机型有三种，第一种是一般的感应式风力发电机，有鼠笼式转子（如Bonus 系列）和绕线式转子（如Vestas ），也有笼式双速电机（如Nedwind ）；第二种是双馈感应风力发电机（如GE Wind ）；第三种就是直驱永磁风力发电机（如金风62-1200）。第一种风力发电机都在兆瓦级以下，兆瓦级以上是后两种，即双馈感应风力发电机和直驱永磁风力发电机。 达坂城一场主要有XWEC-Jaobs, 金凤600kW 、金凤750kW 和金凤1200kW （直驱）, 主要机型是感应式风力发电机，有部分直驱永磁风力发电机；达坂城二场主要有Bonus ，Nordtank ，Vestas 和NEG Micon, 主要机型是感应式风力发电机；达坂城三场主要有金风
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750kW和金风1500kW（直驱）, 主要机型是感应式风力发电机，有部分直驱永磁风力发电机；中国节能投资公司所用机型全部是双馈感应风力发电机。
所以达坂城风电场主要风力发电机机型是鼠笼式感应风力发电机、双馈感应风力发电机和直驱永磁风力发电机。
3. 三种主要机型原理分析
3.1三种风力发电机机型的结构与数学模型
3.1.1 具有鼠笼感应电机的风力发电机
具有鼠笼感应电机的风力发电机结构图如图1 所示[7]，其数学模型如下：
图 1 鼠笼式风力发电机结构图图 2 双馈感应风力发电机结构图 Fig.1 diagram of squirrel cage induction wind machine Fig.2 diagram of double fed induction wind machine 风轮模型：从风中获得的机械功率如式（1）。
3
)
(
2w
r
P
w
v
A
c
Pλ
ρ
=（1）
其中，是从气流中获得的机械功率[W]，
w
Pρ是空气密度[]，是功率系数，是风轮扫略面积[]，
3
/m
kg
P
c
r
A2mλ是叶尖速比，即：风轮叶尖速度与风速之比。
t
v
w
v
轴承模型：机械转矩与电气转矩之间的关系如式（2）所示。
)
(
2
1
e
m
m
m T
T
H
dt
d
?
=
ω
（2）
感应电机模型：鼠笼式转子感应电机的数学模型如式（3），p代表变量对时间的一阶微分。
?
?
?
?
?
?
?
+
+
=
+
?
=
+
+
?
=
+
?
?
=
qr
dr
s
qr
r
dr
qr
s
dr
r
qs
ds
s
qs
s
qs
ds
qs
s
ds
s
ds
p
s
i
R
p
s
i
R
p
i
R
u
p
i
R
u
ψ
ψ
ω
ψ
ψ
ω
ψ
ψ
ω
ψ
ψ
ω
（3）
鼠笼电机发出有功及吸收的无功功率由式（4）得到。
qs
ds
ds
qs
s
qs
qs
ds
ds
s
i
u
i
u
Q
i
u
i
u
P
?
=
+
=
（4）
3.1.2 双馈感应风力发电机
双馈感应风力发电机结构图如图2 所示[8]，其数学模型如下：
风轮模型：从风中获得的机械功率如式（5）。
3),(2w
r P w v A c P θλρ
= （5） 功率系数Cp 不但决定于叶尖速比，而且取决于桨距角，这是因为变速风力机有桨距角控制器。
感应电机模型：双馈发电机的数学模型如式（6）。
???????++=+?=++?=+??=qr dr s qr r qr dr qr s dr r dr
qs ds s qs s qs ds qs s ds s ds p s i R u p s i R u p i R u p i R u ψψωψψωψψωψψω （6）
有功功率由式（7）计算，无功功率为零，即功率因数为1，Pg 为电机发出的有功功率，式中“-”对应于电机运行在次同步情况、“+” 对应于电机运行在超同步情况。
?????±=+=+=r
s g qr qr dr dr r qs qs ds ds s P P P i u i u P i u i u P （7）
3.1.3 直驱永磁风力发电机
直驱永磁风力发电机结构图如图3 所示，其电压及功率计算公式如式（8），其余同双馈风力发电机。
图3 直驱永磁风力发电机结构图
Fig.3 diagram of direct driven permanent magnet induction wind machine
?????=+=Ψ+Ψ+?=Ψ+Ψ??=0
,Q i u i u P p i R u p i R u qs qs ds ds s qs ds m qs s qs ds qs m ds s ds ωω （8）
3.2三种风力发电机的并网分析
风力发电机并网主要包括发电机、低压、升压变压器和中压四个部分；发电机部分若是鼠笼式异步发电机，则只有发电机；对双馈感应发电机则需要在定子与转子之间接电力电子变流器，相位补偿也由它完成；对永磁风力发电机定子通过交直交电力电子逆变器接入电网。其中低压部分由保护系统（电网过电流，过电压或电压降低）、软启动（避免输入电网大电流和过高的电压，保护风力机机械部分）、相位补偿（用于鼠笼式风力发电机，因为它要从
电网中吸收无功功率;）及辅助设施（控制、通讯、执行器、风扇等）组成。
达坂城风电二场风力机机端电压为690V，经过10kV升压变压器，接入110kV变电站并网，达坂城风电三场风力机机端电压为690V，经过35kV升压变压器，并入220kV电网，中国节能投资公司新疆分公司所管理的达坂城风电场经110kV变电站并入220kV电网。达坂城风区因为距乌鲁木齐主网较近，并网条件良好，但是各个风场因为机型及并网方式的差别，相互之间有一定的影响。
3.3 三种风力发电机的电压随风速波动情况
由于三种风力发电机的控制方法不同，使得他们并网后对电网的电压影响不同，双馈感应风力发电机和永磁风力发电机都采用了最大功率跟踪控制策略和变桨距控制，并且将无功控制为零，所以二者并网后对电网电压影响很小；而鼠笼式异步风力发电机由于要从电网吸收无功，对功率没有采取最大功率跟踪，其功率随风速的变化较大。对两机3节点系统仿真计算，风力发电机接在3节点，当风速如图4 (a)所示时，电网中接入鼠笼式异步风力发电机的电压波形如图4 (b)，接入双馈感应风力发电机和永磁风力发电机时电压波形如图4(c)所示。
(a) (b) (c)
图4 电网节点电压随风速波动情况，(a)风速， (b)接入鼠笼感应风力发电机
时的节点电压 (c)接入双馈感应风力发电机或直驱永磁风力发电机时的节点电压Fig.4 the fluctuation of node voltages, (a) wind speed, (b) the node voltage when a squirrel cage induction wind machine was connected, (c) the node voltage when double fed induction wind machine or direct driven permanent magnet induction wind machine was connected.
3.4 电网故障清除后接入三种风力发电机的电网电压情况
对三机9节点系统进行仿真计算，风力发电机接在9节点，故障发生在7节点，电网故障清除后接入三种风力发电机的电网电压变化情况分别如图5(a)、(b)、(c)所示，分别对应于接入鼠笼式异步风力发电机、双馈感应风力发电机和永磁风力发电机时的情况。
从图5(a)可以观察到在9节点接入鼠笼式异步风力发电机，9节点的电压在故障清除后恢复不到故障前的电压，而且波动很大，根据风电场的运行数据，电压瞬间跌落80%就会造成风力发电机脱网，所以故障后鼠笼式异步风力发电机快速再并网困难；从图5(b)可以观察到在9节点接入双馈感应风力发电机，9节点的电压在故障清除后可以恢复到故障前的电压，但是电压有一些波动；从图5(c)可以观察到在9节点接入永磁风力发电机，9节点的电压在故障清除后可以恢复到故障前的电压，但是电压有较大波动，且恢复时间较长。原因
(a)(b) (c )
图5电网发生故障和故障清除后电网节点电压变化情况, (a)接入鼠笼感应风力发电机时的节点电压， (b)接入双馈感应风力发电机时的节点电压 (c)接入直驱永磁风力发电机时的节点电压Fig.4 the vary condition of node voltages when and after grid fault ,(a) the node voltage when a squirrel cage induction wind machine was connected, (b) the node voltage when double fed induction wind machine was connected ,(c) the node voltage when direct driven permanent magnet induction wind machine was connected.
是在故障时风力发电机的机械功率和电气功率不平衡，这种不平衡在变速风力发电机中没有恒速机中严重，同时在双馈感应风力发电机和永磁风力发电机中由于电力电子逆变器的解耦作用，使得其电压变化较平滑。
4. 对未来风电场建设的一些建议
从上面的讨论可以看出，双馈感应风力发电机和永磁风力发电机接入电网以后当风速变化时对电网电压影响很小，由于其控制策略和控制方法可以做到功率因数为1，也可以发出无功功率，但是目前都还只做到无功为零；而一般的异步感应风力发电机因为还要从电网中吸收无功功率，所以需要无功补偿，对电网影响较前两者大一些。另外在电网故障清除后，双馈感应风力发电机和永磁风力发电机较异步感应电机更容易恢复发电，同时这两种机型的风力发电机容量也可以做的较大，而且根据风功率曲线这两种风力发电机可以在更宽的风速范围内运行。考虑到风力发电机在风电场中的分布造成的尾流影响等，兆瓦级的机型应该更能充分而有效地利用风能；所以在未来的风电场建设中选用兆瓦级的变速恒频风力发电机更能合理的利用风能，其发电量和发电质量都具有优越性；另外直驱永磁风力发电机不用齿轮箱，而且所发出的电要全部经过逆变并入电网，由于电力电子逆变器容量和永磁电机尺寸的限制，设计和制造更大容量的风力发电机会有一些限制，所以2兆瓦容量以上的风力发电机用双馈感应电机机型更具有优越性。
5. 总结
本文对新疆达坂城风区的风电场的风力发电机和主要机型进行了调研，并对几种风力发电机的结构和工作原理进行了讨论，同时对三种主要风力发电机机型并网运行作了简单研究和分析，做了仿真计算，得到了仿真曲线，从原理、仿真结果的分析得到了几点结论和建设性建议：笼式转子感应风力发电机随风速变化波动较双馈感应风力发电机和直驱永磁风力发电机大，对电网影响相对大一些；双馈感应风力发电机和直驱永磁风力发电机在电网发生故障后较容易恢复发电，而笼式转子感应风力发电机电压降低很多，恢复发电较前两种机型要
困难一些；考虑到尾流、风电场出力及风电场和电网之间的相互作用，未来风电场采用兆瓦级以上的风力发电机对风能利用更加合理；由于受到功率元件物理性能和永磁电机结构尺寸的限制，对于两兆瓦以上的大型风力发电机采用双馈风力发电机具有更好的优势。
6. 致谢
感谢达坂城风区各风电场的帮助和支持。
参考文献
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The Wind Machine Comparison of Dabancheng
and the Study about the Use of the Wind Machine Types
Zhang Xinyan1，2,Wang Haiyun1，2, Wang Weiqing1，2
1. Electrical Engineering College , Xi’an Jiaotong University ,Xi’an, Shaanxi, PRC,(710049)
2. Electrical Engineering College, Xinjiang University, Urumqi, Xinjiang, PRC, (830008 )
Abstract
To study the operation condition of different kinds of wind machine and discuss the wind energy reasoning use of the future wind farm, by using the investigation data and theory analysis method, the wind machine types of the wind farm on Xinjiang Dabancheng wind region were studied and classified, the operation principles and properties of the wind machines were compared. Some constructive suggestions about the future intensive use of wind energy of Dabancheng wind farm were also given here. The conclusions are: The output of squirrel cage induction wind machine fluctuates very heavy with the fluctuation of wind, this kind of wind machine has more impacts to the grid. After the grid fault , the operation can be recovered not so difficult if double fed induction wind machine and direct drive permanent magnet wind machine were used. In future wind farm , using MWs wind machine will catch the wind energy even reasonable . And the double fed induction wind machine above 2MW has even more advantages.
Keywords wind machine ; wind farm ; on grid operation ; fault
作者简介：张新燕（1964—），女，新疆人，副教授，西安交通大学在读博士，研究方向为风力机控制，电气系统优化设计，2006-2007年在德国作访问学者；王海云（1973—），女，新疆人，讲师，西安交通大学在读博士，研究方向为风力机控制；王维庆（1959—），男，教授，博士生导师，研究方向为集散控制系统与风能、太阳能控制技术，2004-2005年在德国作高级访问学者。
第一章 概述 1.1 风力发电机概况 风能的利用有着悠久的历史。 近年来, 资源的短缺和环境的日趋恶化使世界各国开始重 视开发和利用可再生、 且无污染的风能资源。自80年代以来, 风能利用的主要趋势是风力发 电。风力发电最初出现在边远地区, 应用的方式主要有: 1) 单独使用小型风力发电机供家 庭住宅使用; 2) 风力发电机与其它电源联用可为海上导航设备和远距离通信设备供电; 3) 并入地方孤立小电网为乡村供电。 随着现代技术的发展, 风力发电迅猛发展。以机组大型化(50kW～ 2MW )、集中安装和 控制为特点的风电场(也称风力田、风田) 成为主要的发展方向。20 年来, 世界上已有近30 个国家开发建设了风电场(是前期总数的3 倍) , 风电场总装机容量约1400 万kW (是前期总 数的100 倍)。目前, 德国、美国、丹麦以及亚洲的印度位居风力发电总装机容量前列, 且 未来计划投资有增无减。美国能源部预测2010 年风电至少达到国内电力消耗的10%。欧盟5 国要在2000～ 2002 年达到本国总发电量的10%左右, 丹麦甚至计划2030 年要达到40%。 中国是一个风力资源丰富的国家, 风力发电潜力巨大。据1998 年统计, 风力风电累计 装机22.36万kW , 仅占全国电网发电总装机的0.081% , 相对于可开发风能资源的开发率仅 为0.088%。 中国第一座风力发电场于1986 年在山东荣成落成, 总装机较小, 为3×55kW。到1993 年我国风电场总装机容量达17.1MW , 1999 年底, 我国共建了24 个风力发电场, 总装机 268MW。我国风力发电场主要分布在风能资源比较丰富的东南沿海、西北、东北和华北地区, 其中风电装机容量最多的是新疆已达72.35kW。在未来2～ 3 年内, 我国计划新增风电场装 机容量将在800MW 以上, 并且将会出现300～ 400MW 的特大型风力发电场。 1.2 风力发电机的研究现状 1.2.1 国外风力发电机的研制情况 美国从1974年起对风能进行系统的研究，能源部对风能项目的投资累计已达到25亿美 元。许多著名大学和研究机构都参加了风能的研究开发，目前己安装了8个巨型风力发电机 组。到19%年末，风力发电总装机容量己达到170x 4 10 kw，所提供的电力占全美电力需求量 的10%，居世界之首位，主要集中在加利福尼亚州。美国国会己通过了能源政策法，在能源 部的规划下， 将会改变风力发电集中于加利福尼亚的局面，在年平均风速达5.6m/s的中西部 12个州将建风力电站。据能源部预测，在未来15年内，风电将增加6倍。在今后2年内，在怀 俄明、伊阿华、明尼苏达、得克萨斯、佛蒙特、缅因州等修建大型风电场，这些风电场将使 美国风力发电能力再增加40x 4 10 kw， 预计到2010年， 风力发电总装机容量将达到630x 4 10 kw， 可满足全美电力需求量的25%。 德国是欧洲风力发电增长最快的国家，近年风力发电量急增，尤其沿海各州，风力发电 发展迅速，己超过丹麦，成为世界第二。到1995年己建成1035座风力发电装置，装机容量 49.4x 4 10 kw，1996年新装机约950座，装机容量为48x 4 10 kw，到19%年底德国己拥有4500座 风力发电装置，总装机容量达到约160x 4 10 kw，1997年估计可增加5x 4 10 kw，可为20多万个 家庭提供日常用电。这些风力发电装置中的1600个是政府投资建设的。装机容量超过1OO0kW 的风电场有250个，300OkW的最大风电场已投入使用，发电能力63x 4 10 kw，西部5x 4 10 kw风
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，
三峡新能源达坂城风电有限公司2013年度技术监督工作计划为了保证生产设备的安全、稳定运行，提高发电设备可靠性，全面完成2013年度生产工作任务，技术监督工作必须全面坚持“安全第一，预防为主”的电力生产方针，实行技术负责制，按照依法监督原则，对公司运行、检修和技术改造实施全过程、全方位的技术监督管理，全面建立技术检测、技术标准，技术推进的技术监督体系，严格执行技术监督管理制度，做好各项技术监督管理工作。一、严格按照国家和行业标准开展技术监督工作。按期完成各项监督指标，针对技术监督过程中发现的设备缺陷或异常现象，及时提出和制定合理处理意见和措施。加大对监控设备的检测监督力度，确保被监控设备在受控状态下运行。二、积极开展技术监督分析总结会。严格按照技术监督管理制度规定，各技术专业监督组每月组织召开技术监督工作会议，公司技术监督主管部门每季度组织进行全厂范围的技术监督工作会，检查、总结、布置各专业技术监督工作，并严格按照技术监督工作报告制度
规定，及时向上报及相关部门上报技术监督工作开展完成情况。三、加强对各技术监督专业成员的技术培训工作，提高技术监督人员的理论知识和实践能力。积极创造条件选送部门技术监督骨干外出参加技术监督培训，加强与相关单位的专业技术交流。通过物质、精神奖励等有效手段，提高技术监督人员的责任感、使命感，提高技术监督人员的积极性、主动性和创造性，保证公司技术监督工作真实、 可靠、完整、连续开展。四、在认真开展技术监督 工作基础上，加大设备改造和科技化水平，紧紧围 绕“强化管理、提高效益” 的发展要求，依靠先进科技，提高公司设备运行可靠性。在努力开展技术监 督工作过程中，扎实开展节能降耗工作，有针对性 的解决影响设备经济运行的问题，提高设备经济运 行能力，推动我公司的可持续发展。五、全面、按时、高质量完成2013年度技术监督重点项目，切实 保证各监督项目的落实和受控。在设备改造、检修 过程中，技术监督人员要实地进行实质性的技术监 督工作，掌握现场设备状况的第一手资料，为进一 步做好设备改造、检修工作提供可靠依据。
风力发电机的基础知识 一、风的认知 从某一个角度讲，风是太阳能的一种表现形式。 1.风的成因： ①地球的自转 ②温差: 地球表面的不同状态对太阳的吸热系数以及放热系数不同从而造成空气之间温度的差异，而导致风的形成。(如水面比地面的吸热慢,放热也慢)。 2.风的运动轨迹 风在遇到障碍物后，都会形成湍流。 二、风力发电机 风力发电机是一种将风能转换为电能的一种发电装置，实现风能转换成机械能，再由发电机把机械能转换成电能的过程。 1.风力发电机的技术原理 三相三相不控桥整流蓄电池 (1)发电机为三相(即三根线)，输出三相应该是相互导通的,两根引出线的电阻是相同的,任意两根线一打是会出现火花。 (2)12V蓄电池充满电之后,电压会上升，一般蓄电认为电池充满在13.8V~14.5V之间。用风力充电,蓄电池电压都会高,1.1V~1.3V为额定电压，多种蓄电池工作状态选择是不一样的。10.2V切入逆变器。 发电机频率的监控,控制器增加监控点,电压信号选择保护。 2.风力发电机实际上是一个由风机叶片、发电机及尾舵组成的机组。 (1)最理想的叶片 叶片扫风面积越大，接受风能则越大。叶片侧面叶型的不同设计，可提高转速，减小阻力。 叶片理论极限值CP(max)=0.593 P∝SρO3 *cp (目前,大风机叶片实际做出来最理想的CP值为0.48,小风机为0.48~0.36,而HY系列的叶片CP值可做到0.42。) （2）高效能的发电机 发电机效率： 大型发电机0.95 小型发电机0.6~0.5 整机转化效率：整机转化效率= 气动效率(CP值) * 发电机效率 三、风力发电机的特点 风是一种随机能源,我们要利用风能发电，便要捕捉风能。而风能可以无限大,在这种特性下，如果不作限速，即使再优良的风机也会被损 坏。现在风机一般利用于发电的，都是在3M/S~60M/S输出空间。 一般采用以下几种限速装置： （1）变浆距（离心变浆距） 这是目前较先进的叶片控制方式，当大风来时，调型叶片，形成阻力，使风能大部分消耗在叶尖，限制能量输出。 （2）折尾 （3）机头上昂（或上侧昂）：风大时向上推动，避让风。 以上三种叶片控制方式均有可靠性较差、较容易磨损风机相关部件的缺点。
第一章概述 1.1课题研究的目的和意义 数千年来，风能技术发展缓慢，也没有引起人们足够的重视。但自1973年世界石油危机以来，在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下，风能作为新能源的一部分才重新有了长足的发展。风能作为一种无污染和可再生的新能源有着巨大的发展潜力，特别是对沿海岛屿，交通不便的边远山区，地广人稀的草原牧场，以及远离电网和近期内电网还难以达到的农村、边疆，作为解决生产和生活能源的一种可靠途径，有着十分重要的意义。 当前，全球都面临着能源枯竭、环境恶化、气温升高等问题，日益增长的能源需求、能源安全问题受到世界各国广泛关注。风能是一种可再生能源，它资源丰富，是一种永久性的本地资源，可为人类提供长期稳定的能源供应;她安全、清洁，没有燃料风险，更不会在使用中破坏环境。为此，世界各国都在加快风力发电技术的研究，以缓解越来越重的能源与环境压力，中国也不例外。 中国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，能源利用以煤炭为主。在当前以石化能源为主体的能源结构中，煤炭占73.8%，石油占18.6%，天然气占2%，其余为水电等其它资源。在电力的能源消费中，也是以煤炭为主，燃煤发电量占总发电量的80%。但是，能为人类所用的石化资源是有限的，据第二届环太平洋煤炭会议资料介绍，按目前的技术水平和采掘速度计算，全球煤炭资源还可开采200年。此外，石油探明储量预测仅能开采34年，天然气约能开采60年。随着人口的增长和经济的发展，能源供需矛盾加剧，如果不趁早调整以石化能源为主体的能源结构，势必形成对数亿年来地球积累的生物石化遗产更大规模的挖掘、消耗，由此将导致有限的石化能源趋于枯竭，人类生态环境质量下降的恶性循环，不利于经济、能源、环境的协调发展。电力部己制定“大力发展水电，继续发展火电，适当发展核电，积极发展新能源发电”的基本原则，把风力发电作为优化我国电力工业结构跨世纪的战略发展目标①。 表1-1 1996-2005年世界风电市场增长 从表1-1可以看出，世界上的风电能源增长的非常迅速，10年平均增长率达到了29.77。截止2005年底，全世界并网运行的风力发电机总装机容量达到59237 MW ,是1996年装机容量的9.76倍②。
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
图表 4 总装机量各国所占份额
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，我们能够清楚的看出自2007年以后，虽然新增装机量很大，但增速却明显下降，而其他国家，比如美国、德国，这些年维持着一个稳定的增速。由此，我们应该意识到，我国风电，尤其是陆上风电，正在进入一个转型期，从发展期进入成熟期，从量的追求进入到对质的提升。 图表 6 中国每年风电装机量示意图
达坂城:无所不在的风与歌 从新疆乌鲁木齐到吐鲁番的路边，有一座闻名遐迩的小城。它的名气，不仅来自优美的自然风光，也不只是醉人的民族风情；它虽有惊人的古迹，但没有特别的故事。达坂城的出名，归根到底是因为一段优美的旋律和质朴诙谐的歌词。 “达坂城的石路硬又平啦／西瓜呀大又甜啦／哪里来的姑娘辫子长呀／两个眼睛真漂亮……”这是一首唱遍海内外的维吾尔民歌，与歌同名的这个达坂城虽不起眼，却有着无与伦比的美。也许，这首歌听着听着，人的思想就长出了翅膀，那么让我们踏着一年四季不变的风，到达坂城去看看吧。 歌声风声无所不在 沿路而歌，随着眼前的风景，总有一种似曾相识的感觉。许久以前，我第一次来新疆的时候就看见过这不变的景色，这一次我的到来，不是陌生，而是一种亲切。多少年来，唯一不变的是从耳边远去的风，还有那首耳熟能详的歌。 达坂城的名气，通过王洛宾先生编著的民歌――《达坂城的姑娘》而声口相传，流播四方。达坂城的风不仅在民歌
中传唱，也乘自然之风飞扬。这风显然是专门为这片土地准备的。也正是因为有了这风，才有了岑参的“一川碎石大如斗，随风满地石乱走”；有了当地谚语：“姑娘眼睛一线开，老汉肩膀一个矮，树都朝向一边歪”。而在我认识的一位叫潘月勤的小姑娘嘴中，还有一句谚语，“达坂城，老风口，大风小风天天有，小风刮歪树，大风石头飞”。达坂城，这片静卧在博格达雪峰下的谷地，因风与歌而风生水起。 “达坂”，突厥语为“山口”之意，故达坂城可直译为“山口之城”，其名称源于独特的地理位置。在天山的众多山口，达坂本是随处可见，不知是谁用“达坂”这两个极其普通的字眼来给这片谷地命的名，立即神韵尽现。每当我将“达坂城”三个字轻轻地在嘴角吐出之后，有一种神秘的情感从脑海中浮现，也许是爱情，也许是友情。 站在达坂城的旷野上，风阵阵吹来，我短短的头发仿佛被削掉了，露出真实的头皮，头皮上飞速而过的风，总让我怀疑自己是不是在飞翔。传说达坂城“一年一场风，从春刮到冬”，风是天地之间游弋的精灵，是沟通天地和人的桥梁。这么多的风，这么大的风，这么无边无际的魅力，让人感慨万千。 从1986年起，达坂城风力发电站就开始建设，如今在达坂城一望无际的荒野上，一排排巨大的银白色风机傲然伫立，借助长风驱转长翼，达坂城也因此一举成为亚洲最大的
小型垂直轴风力发电系统设计 [摘要]本文介绍了一种小型垂直轴风力发电系统的设计方案，本系统主要面向沿海高层建筑或边远地区用户。经过查阅大量文献资料结合必要的理论计算，系统采用四片NACA0012型叶片构成H型达里厄风力机，利用永磁直驱同步发电机将机械能转化为电能，经过电力电子电路对蓄电池进行充电。文中对主要支撑件和传动件进行了必要的结构校核，对所用的两个角接触球轴承进行了使用寿命校核。最后以垂直轴风轮和永磁直驱发电机为主要对象，用solidworks软件建立三维模型，设计风力发电系统主要零部件，并简要介绍其控制电路、选择蓄电池型号。 [关键字] 垂直轴风力发电机达里厄 NACA0012翼型
Design of the Vertical Axis Wind Turbine [Abstract]This is a design of a kind of vertical axis wind turbine which was used in removed rural area or highrise in seaside city based on related theories. By consulting reference sources and necessary mathematical operation,four NACA0012 air-foil blades were used as the compoments of the H-type Darrieus. The lead-acid bettery was charged by the electrical energy which was generated by a permanent magnet synchronous motor with the operation of power electronic circuits. In this article,some constructures such as the main suppoting parts and the angular contact ball bearings were vertified on the intensity and life. By using of the solidworks2006 software,every important part has a 3D model. We also design a control circuit and bettery breifly. [Keywords] Vertical axis Wind turbine Darrieus NACA0012 air-foil
小型风力发电机介绍 一，小型风力发电机的使用条件 小型风力发电机一般应在风力资源较丰富的地区使用。即年平均风速在3m／s以上，全年3-20m／s有效风速累计时数3000h以上；全年3-20m／s平均有效风能密度lOOW／m2以上。在选择使用风力发电机时，要做到心中有数，避免盲目性，这样才能充分地利用当地的风力资源，最大限度地发挥风力发电机的效率，取得较高的经济效益。 应该指出的是，在风力资源丰富地区，最好选择风机额定设计风速与当地最佳设计风速相吻合的风力发电机。如能做到这一点无论是从风力机的选择上，还是利用风力资源的经济意义上都有重要的意义。风洞试验证明，风轮的转换功率与风速的立方成正比，也就是说，风速对功率影响最大。例如，在当地最佳设计风速为6m／s的地区，安装一台额定设计风速为8m／s的风力发电机，结果其年额定输出功率只达到原设计输出功率的42％，也就是说，风力发电机额定输出功率较设计值降低了58%。若选用的风力发电机额定设计风速越高，那么其额定功率输出的效果就越加不理想。但也必须指出，风力发电机额定设计风速偏低，其风轮直径、电机相对要增大，整机造价相应也就加大．从制造和产品的经济意义上考虑都是不合算的。 二，小型风力发电执使用的一般要求 目前，小型风力发电机都采用蓄电池贮能，家用电器的用电都由蓄电池提供。所以，用电时总的原则是，蓄电池放电后能及时由风力发电机给以补充。也就是说，蓄电池充入的电量和用电器所需消耗的电量要大致相等(一般以日计算)。下面举一例说明这一问题：某地区使用了一台风力发电机，额定风速输出功率为IOOW,假设，该地区某日相当于额定风速的风力吹刮时数连续为4h，则该风机日输出并贮存到蓄电池里的能量为400Wh。考虑到铅蓄电池的转换效率为70%，则用户用电器实际可利用的能量280Wh。如果该用户使用的电器有： (1)15W灯泡两只，使用4h，耗能为120Wh； (Z)35W电视机一台，使用3h，耗能为105Wh； (3)15W收录机一台，使用4h，耗能为60Wh。 以上总耗能为285Wh。 这样，用电器日总耗能比风力发电机所能提供的能量超出了5Wh，也就是出现了所谓的“入不付出”用电；这种入不付出的用电，将会使蓄电池处在亏电的状态下工作。如果经常长时间地这么用电，将会使蓄电池严重亏电而损坏，缩短其使用寿命。 上例，是假定风力发电机在额定风速状击下的用电情况，而实际上，由于风的多变性，间歇性，风既有大小的不同(风速)又有吹刮时间长短的不同(风频)。所以，在使用用电器时要做到风况好时可适当多用电，风况差时少用电。这就需要用户在使用时认真总结经验。 另外，有条件的地区和用户可备一台千瓦级的柴油发电机组，当风况差的时候给蓄电池补充充电，做到蓄电池不间断地供电。 三，小型风力发电机的合理配套
哈尔滨工业大学 《交流永磁同步电机理论》课程报告题目：永磁同步风力发电机的设计 院 (系) 电气工程及其自动化 学科电气工程 授课教师 学号 研究生 二〇一四年六月
第1章小型永磁发电机的基本结构 小型风力发电机因其功率低，体积小，一般没有减速机构，多为直驱型。发电机型式多种多样，有直流发电机、电励磁交流发电机、永磁电机、开关磁阻电机等。其中永磁电机因其诸多优点而被广泛采用。 1.1小型永磁风力发电机的基本结构 按照永磁体磁化方向与转子旋转方向的相互关系，永磁发电机可分为径向式、切向式和轴向式。 （1）径向式永磁发电机径向式转子磁路结构中永磁体磁化方向与气隙磁通轴线一致且离气隙较近，漏磁系数较切向结构小，径向磁化结构中的永磁体工作于串联状态，只有一块永磁体的面积提供发电机每极气隙磁通，因此气隙磁密相对较低。这种结构具有简单、制造方便、漏磁小等优点。 径向磁场永磁发电机可分为两种：永磁体表贴式和永磁体内置式。表贴式转子结构简单、极数增加容易、永磁体都粘在转子表面上，但是，这需要高磁积能的永磁体（如钕铁硼等）来提供足够的气隙磁密。考虑到永磁体的机械强度，此种结构永磁电机高转速运行时还需转子护套。内置式转子机械强度较高，但制造工艺相对复杂，制造费用较高。 径向磁场电机用作直驱风力发电机，大多为传统的内转子设计。风力机和永磁体内转子同轴安装，这种结构的发电机定子绕组和铁心通风散热好，温度低，定子外形尺寸小；也有一些外转子设计。风力机与发电机的永磁体外转子直接耦合，定子电枢安装在静止轴上，这种结构有永磁体安装固定、转子可靠性好和转动惯量大的优点，缺点是对电枢铁心和绕组通风冷却不利，永磁体转子直径大，不易密封防护、安装和运输[1]。表贴式和径向式的结构如图1-1 a)所示。 a)径向式结构 b)切向式结构
我国风力发电现状及发展趋势 摘要：随着环境和能源问题的日益严峻，可再生能源的开发，尤其是风力发电技术已被国家政 府所重视。本文概述了风力发电的基本现状，分析了风电在国内外的发展状况、主要面临的问 题及其解决途径和发展前景。 关键词：风力发电；现状；发展趋势 1.风力发电概述 众所周知, 可再生能源有水能、风能、太阳能、生物质能、潮汐能、地热能六大形式。其中, 风能源于太阳辐射使地球表面受热不均、导致大气层中压力分布不均而使空气沿水平方向运动所获得的动能。据估计, 地球上可开发利用的风能约为2*107 MW, 是水能的10倍, 只要利用1%的风能即可满足全球能源的需求[1]。据中国气象科学研究院估算，在中国，10m 高度可开发的风能为10亿kW 以上（陆地2.5亿kW ，海上7.5亿kW ）[2]。 在石油、天然气等不可再生能源日益短缺及大量化石能源燃烧导致大气污染、酸雨和温室效应加剧的现实面前, 风力发电作为当今世界清洁可再生能源开发利用中技术最成熟、发展最迅速、商业化前景最广阔的发电方式之一已受到广泛重视[3]。 2.风力发电原理风力发电机的分类 2.1.风力发电原理 力发电是将风能转换为机械能进而将机械能转换为电能的过程。风吹动风力机叶片旋转, 转速通常较低, 需要齿轮箱增速, 将高速转轴连接到发电机转子并带动发电机发电, 发电机输出端接一个升压变压器后连接到电网中。典型的风力发电系统包括风力机(叶片、轮毅等部分)及其控制器、转轴、换流器、发电机及其控制器等。风速、作为风力机及其控制器的输入信号, 风力机控制器将风速与参考值进行比较, 向风力机输出桨距角信号, 调整输出机械转矩T 和机械功率 。转轴输出的机械功率输入到发电机中, 发电机的输出功率经过换流器输送到变压器中, 最终输送至电网。 风能的表达式为： 32 1νρts E = (式1-1) 式中：s —单位时间内气流流过截面积(m 2) ρ—空气密度(kg/m 3) v —风速(m/s)
甘肃酒泉---世界最大风力发电基地 世界最大风力发电基地 ——甘肃酒泉千万千瓦级风力电站 工程投资额：1200亿 工程期限：2008年——2020年2012年9月，甘肃酒泉风力发电场，敦煌去嘉峪关的公路上，路边的大片风车群。 2008年8月，甘肃酒泉千万千瓦级风电基地建设全面启动，这标志着我国正式步入了打造“风电三峡”工程阶段。这是国家继西气东输、西油东输、西电东送和青藏铁路之后，西部大开发的又一标志性工程。 冬日的酒泉瓜州县，一排排银白色的风力发电机在碧蓝色天空的映衬下，显得蔚为壮观，分外醒目。位于甘肃省河西走廊西端的酒泉市是中国风能资源丰富的地区之一，境内的瓜州县被称为“世界风库”，玉门市被称为“风口”。据气象部门最新风能评估结果表明，酒泉风能资源总储量为1.5亿千瓦，可开发量4000万千瓦以上，可利用面积近1万平方公
里。10米高度风功率密度均在每平方米250-310瓦以上，年平均风速在每秒5.7米以上，年有效风速达6300小时以上，年满负荷发电小时数达2300小时，无破坏性风速，对风能利用极为有利，适宜建设大型并网型风力发电场。为此，国家在2008年批准了酒泉千万千瓦级风电基地规划。 酒泉风电开发始于1996年，经过10多年的建设，目前已建成5座大型风电场，风电装机规模达到41万千瓦。风力发电是可再生能源领域最为成熟、最具大规模开发和商业开发条件的发电方式之一。酒泉风电基地远景风电总装机容量为3565万千瓦，先期计划建设装机容量1065万千瓦。国家发展和改革委员会主管能源的负责人认为，酒泉千万千瓦级风电基地建设在世界上尚属首例。建设酒泉千万千瓦级风电基地，需要投资1100亿元至1200亿元，资金全部由商业投入。目前酒泉风能资源已吸引了国内20多家大型企业前来投资和考察。 目前酒泉正分步实施煤电基地建设目标，酒泉风电项目此前第一期380万KW风电设备招标工作完成。大连华锐中标179万KW、东方汽轮机中标115万KW、新疆金风中标81万KW、重庆海装中标5万KW.依据项目建设计划，到2010年酒泉风电基地装机容量达到500万KW，到2015年风电装机
小型风力发电机毕业设计 摘要 基于开发风能资源在改善能源结构中的重要意义，本论文对风力发电机的特性作了简要的介绍，且对风力发电机的各种参数和风力机类型作了必要的说明。在此基础上，对风力发电机的原理和结构作了细致的分析。首先，对风力发电机的总体机械结构进行了设计，并且设计了限速控制系统。本课题设计的是一种新型的立式垂直轴小型风力发电机，由风机叶轮、立柱、横梁、变速机构、离合装置和发电机组成。这种发电机有体积小、噪音小、使用寿命长、价格低的特点，适合在有风能资源地区的楼房顶部，供应家庭用电，例如照明：灯泡,节能灯；家用电器:电视机、收音机、电风扇、洗衣机、电冰箱。 关键词：风力发电限速控制系统小型风力发电机
Abstract Exploiting wind energy resources is of great significance in improving energy structure. In the discourse，the characters of wind generator are introduced briefly，while parameters and types of wind generators are also narrated. Base on these，the theory and constitution of the wind generator are meticulously analyzed. Firstly，Has carried on the design to wind-driven generator's overall mechanism, And has designed the regulating control system. What I design is one kind of new vertical axis small wind-driven generator, by the air blower impeller, the column, the crossbeam, the gearshift mechanism, the engaging and disengaging gear and the generator is composed. This kind of generator has the volume to be small, the noise is small, the service life is long, the price low characteristic, suits in has the wind energy resources area building crown, the supply family uses electricity, For example illumination: The light bulb, conserves energy the lamp; Domestic electric appliances: Television, radio, electric fan, washer, electric refrigerator. Key words：Wind power generation, Regulating control system, Small wind-driven generator
中国风电发展现状与潜力分析 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；
风电技术现状及发展趋势 Current Situation and Developing Trend of Wind Power Technique The paper mainly discusses the current situation and developing trend of wind power technique. Abstract: Key words: anemo-electric generator ； current situation ； developing trend 0 引言 风电古老而现代，但之所以到近代才得以发展，是因为在这方面存在许多实际困难。主要表现在：（1）风本身随机性大且不稳定，对其资源的准确测量与评估存在误差；（2）风速大小、风力强弱、风的方向都随时间在变化，设计制造在不同风况下都能保持稳定运行的风电系统，并使其风电输出功率效率高且理想平滑十分困难；（3）风为间歇式能源，有功功率与无功功率都将随风速的变化而变化，在与电网连接时，需要考虑输出功率的波动对地区电网的影响。此外，在降低制造成本和运行维护费用的前提下如何提高系统运行的安全性与可靠性、如何延长的寿命以及改善系统储能措施使其容量更大、体积更小、效率更高且寿命更长等问题上尚有待于得到更完善的解决。 1 风力发电技术发展现状 现代风力发电系统由风能资源、组、控制装置及检测显示装置等组成。组是风电系统的关键设备，通常包括风轮机、发电机、变速器及相应控制装置，用来实现能量的转换。完整的并网风力发电系统结构示意图见图1。
率曲线比较 长期以来风力发电系统主要采用恒速恒频发电方式（ Constant Speed Constant Frequency 简称CSCF）和变速恒频发电方式（Variable Speed Constant Frequency 简称VSCF）两种。 恒速恒频发电方式，概念模型通常为“恒速风力机 +感应发电机”，常采用定桨距失速或主动失速调节实现功率控制。在正常运行时，风力机保持恒速运行，转速由发电机的极数和齿轮箱决定。由于风速经常变化，功率系数C p不可能保持在最佳值，不能最大限度地捕获风能，效率低。 变速恒频发电方式, 概念模型通常为“变速风力机+变速发电机（双馈异步发电机或低速永磁同步发电机）”，采用变桨距结构，启动时通过调节桨距控制发电机转速；并网后，在额定风速以下，调节发电机反转矩使转速跟随风速变化以保持最佳叶尖速比从而获得最大风能；在额定转速以上，采用变速与桨叶节距的双重调节限制风力机获取的能量以保证发电机功率输出的稳定性。 前者结构简单、运行可靠，但其发电效率较低，而且由于机械承受应力较大，相应的装置成本较高。后者可以实现不同风速下高效发电从而使得系统的机械应力和装置成本都大大降低。两者运行功率曲线比较如图 3所示。可以看出，采用变速恒频发电方式, 能在风速变化的情况下实时调节风力机转速，使之始终在最佳转速上运行，捕获最大风能[2]。 2 风力发电技术发展趋势
摘要 基于开发风能资源在改善能源结构中的重要意义，本论文对风力机的特性作了简要的介绍，且对风力机的各种参数和风力机类型作了必要的说明。在此基础上，对风力发电机的原理和结构作了细致的分析。首先，对风力发电机的总体机械结构进行了设计，并且设计了限速控制系统。本课题设计的是一种新型的立式垂直轴小型风力发电机，由风机叶轮、立柱、横梁、变速机构、离合装置和发电机组成。这种发电机有体积小、噪音小、使用寿命长、价格低的特点，适合在有风能资源地区的楼房顶部，供应家庭用电，例如照明：灯泡,节能灯；家用电器:电视机、收音机、电风扇、洗衣机、电冰箱。 其次，在老师的帮助下制作了限速控制的模型。通过模型验证了小型垂直式风力发电机限速控制系统总体方案在实践中的效果，并且验证了程序是否正确，以及电路的设计是否合理。 最后，模型验证的结果表明我设计的限速控制系统方案可行，程序正确，电路设计合理。为该类型风力发电机的设计和商品生产提供了理论依据。 关键词：风力发电；限速控制系统；小型风力发电机；小型垂直轴风力发电机。
Abstract Exploiting wind energy resources is of great significance in improving energy structure. In the discourse，the characters of wind generator are introduced briefly，while parameters and types of wind generators are also narrated. Base on these，the theory and constitution of the wind generator are meticulously analyzed. Firstly，Has carried on the design to wind-driven generator's overall mechanism, And has designed the regulating control system. What I design is one kind of new vertical axis small wind-driven generator, by the air blower impeller, the column, the crossbeam, the gearshift mechanism, the engaging and disengaging gear and the generator is composed. This kind of generator has the volume to be small, the noise is small, the service life is long, the price low characteristic, suits in has the wind energy resources area building crown, the supply family uses electricity, For example illumination: The light bulb, conserves energy the lamp; Domestic electric appliances: Television, radio, electric fan, washer, electric refrigerator. Secondly，I have manufactured the regulating control model. Through model verification small perpendicular wind-driven generator regulating control system overall concept effect in reality, and has confirmed the procedure to be whether correct, as well as electric circuit's design to be whether reasonable. Finally，Model verification's result indicated I design the regulating control system plan is feasible, the procedure is correct, the circuit design is reasonable. It provides according as theory for qualitative design and commercial manufacture of this type of wind generator. Key words：Wind power generation；Regulating control system；Small wind-driven generator；Small vertical axis wind-driven generator.