风力发电现状及发展趋势

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1、风力发电机组控制技术研究报告科目：风力发电现状及发展趋势教师：姓名：学号：专业：机械电子工程类别：（）上课时间：2013年9月至2013年12月考生成绩：阅卷评语：阅卷教师(签名)摘要：1一、绪论1二、控制系统概述3三、变桨控制系统6四，变桨控制系统中的数学基础8五，变桨系统中的控制技术研究9六，总结13参考文献：14风力发电机组控制技术研究报告——变桨距控制技术摘要：20世纪70年代,在第一次石油危机发生之后,人们开始注意到风力发电,并把它作为一种后备能源来开发。到20世纪末,风能已成为一种最重要的可再生能源。在各国政府对风力发电研究开发的大力支持下,风电已成为当前开发速度最快

2、的可再生能源。根据欧洲风能协会《关于2020年风电达到世界电力总量的12%的蓝图》报告，期望并预测2020年全球风电装机容量将达12．31亿千瓦。中国风能资源丰富，近十年来风电技术快速发展。按照《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006－2020年)》规划，未来15年，全国风力发电装机容量将达到2000万至3000万千瓦，尤其对“可再生能源低成本规模化开发利用”和“超大规模输配电和电网安全保障”提出迫切需求。[1-2]自然界的风力大小，风向等都是在不断变化的。风力发电要解决的一个基本问题就是在风况可变的情况下，实现稳定可靠、高效经济的“风能-机械能-电能”的转化和输送。作为风电

3、系统运转的中枢，机组的控制技术是保证整个机组正常、安全、高效运行的基础。本文首先针对风力发电控制问题，对国内外相关技术研究现状以及发展趋势进行了整理，其次对风力发电机组的控制系统的组成进行了概述，最后对风力发电控制系统中的变浆距控制进行了技术研究分析。正文一、绪论随着石油、天然气及煤炭等可开采量日益衰减，其价格也不断攀升高升，同时传统能源的使用带来的气候变化也逐渐威胁到人类自身的生存与发展。在能源与环境两大难题困扰人类的严峻形势下，世界能源结构正在孕育着重大的转变,即由矿物能源系统向以可再生能源为基础的可持续能源系统转变。可持续能源包括太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能等。其

4、中风能的发展速度最快也最稳定。其实早在20世纪70年代起，德国、丹麦、西班牙、英国、荷兰、瑞典、印度、加拿大等国就开始在风力发电技术的研究与应用上投入大量的资源，并发布了很多有利于风力发电企业的国家政策，使得风力发电公司能迅速的发展。其中最具代表性的国家是丹麦。目前丹麦的风电设备制造商是世界上最成功的，典型的代表公司如维斯塔斯，Aluwind,Danfoss和KRWindA/S等。2003年底，丹麦的总风电装机容量是3114MW，风电发电量就已占总发电量的20%。到2020年，丹麦将为能源发展计划投资56亿丹麦克朗(1美元约合5.62丹麦克朗)。届时，风力发电将占丹麦总发电量的5

5、0%，可再生能源将满足丹麦36.2%的能源需求。其他的欧美国家也推行了很多有利的政策，使得风电企业能够大力发展，如德国的西门子，美国GE等等。中国自1996年的“乘风计划”起也相继出台了很多有利的政策如：“双加工程”、“国债风电项目”、《可再生能源法》等以及最新的国务院《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》。这些政策促生了一批优秀的风电企业：如明阳，金风，华锐等等。风力发电机组控制系统是整个风力发电机组的大脑，是机组安全可靠运行和实现最佳运行的保证。20世纪80年代初以前，风力发电系统电气控制技术采用的是模拟电子器件。而后随着计算机技术和自动控制技术的迅速发展，基于微处理器的电

6、气控制系统开始崭露头角，不但提高了发电机组的可靠性，同时提高了自动化程度。现在国外的一些风力发电公司如：维斯塔斯、歌美萨、苏司兰等已经开发实现了运行自动控制的机组。其控制系统的智能化程度高，性能及功能越加完善，运行可靠性高，维护及操作简单易行，从而真正高效地实现了风力发电机组的自动监控以及无人值守。国内对风力发电控制系统的研究相对国外较晚。1984年沈阳工业大学风能技术研究所成功研制出国内第一台微机控制风力发电机，其技术先进性不亚于丹麦力推的定桨距失速型风力发电机，开启了国内对风力发电机控制系统的研究。从“八五”、“九五”开始，国家加大了对风力发电机组电气控制系统的国产化研究。目

7、前国内开发风力发电机组控制器的有北京科诺伟业，南瑞电气等几家，但是只有北京科诺伟业研发成功。然而目前国内的兆瓦级别风力发电控制系统主要还是以进口丹麦MITA和奥地利Windtec为主。所以兆瓦级别的风力发电机组控制系统的开发依然有广阔的市场空间。二、控制系统概述风力发电机按其机械结构可分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机。垂直轴风力发电机技术发展的较慢一些，因为垂直轴风力发电机对研发生产的技术要求比较高，尤其是对叶片和发电机的要求。近几年垂直轴风力发电机的技术发展很快，尤其小型