风力发电讲座-第六讲-风力发电的现状和展望

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1、风能是我国目前开发利用比较成熟的一种新能源，风电事业正在我国蓬勃发展。为了帮助读者了解风力发电知识，风力发电讲座我们请长期从事风力发电研究工作的中国科学院电工研究所倪受元研究员撰写了《风力发电》讲座以飨读者。——编者第六讲风力发电的现状和展望倪受元!世界风电发展概况由于风电市场的迅速扩大，也促进了风电制造业风能作为一种清洁的可再生能源，从!"世纪#"年的发展。在这方面，丹麦走在世界的最前列，现在全世代中期开始受到世界各国的重视，由于风力发电比其界安装的风电机组，+"-产自丹麦。世界十大风力发电他可再生能源（水能除外）利用在经济上更具有

2、竞争优机组生产厂，丹麦就占了+个，目前世界最大的./0120势，因而发展迅速。公司拥有世界风电市场!"-的份额，并预计今后$(年!"!世界风力发电装机容量迅速扩大内生产能力将以每年!"-的速度增长。$%&$年全世界风力发电装机容量不超过$’(万!"#风力发电机组的单机容量不断增大)*，$%%"年底增至$%+万)*，到$%%&年底已达到%(+万!"世纪&"年代初，商品化风电机组的单机容量以)*，其中德国!&#’(万)*，美国$&!万)*，丹麦$,,’&万(()*（风轮直径$(3$+4）为主，&"年代中期到%"年代)*，印度%+’&万)*

3、。世界风电装机容量的增长，!"世初发展到以$""3,(")*为主，%"年代中后期则以纪&"年代主要集中在美国，但从$%&+年起，美国过早地("")*3$5*为主。目前，大中型机组并网发电，已成停止了对发展风电的优惠政策，而%"年代初，欧洲一些为世界风能利用的主要形式。为降低单位千瓦造价，节国家却建立了较全面的支持可再生能源政策，因而%"省风电场使用面积，加快风电场建设速度，提高风电的年代世界风电装机容量的增长主要在欧洲。另外，在发经济效益，不少国家和公司相继提高单机容量，制造出展中国家，印度的风力发电也得到了迅速发展，目前其风轮直径大

4、于,"4的商品机组。这些机型投向市场，标装机容量已属于世界第,位。图$给出了$%&$年以来全志着商品机组正在向大型化发展。世界风力发电装机容量的增长情况。!"$商用风电机组技术日臻成熟!"世纪%"年代投入市场的商用风电机组，功率以数百千瓦级为主，水平轴风力发电机组占%(-以上，其中大部分是三叶片、上风式。这些机型是在吸取过去较小型机组长期运行经验的基础上，并经逐步改进而定型的，因而技术上已相当成熟，年利用率从&"年代的不足+"-提高到%(-以上，有的达到%&-3%%-。可以认为，风力发电现在已经是一种相当可靠的发电方式。功率调节是风力

5、机的技术关键之一，现在主要有两类功率调节方式：一类是定桨距失速控制，另一类是变桨距控制。定桨距失速控制型风力机利用翼型气动失速特性来限制叶片吸收过大的风能，它没有功率反馈系统和变距执行机构，因而整机结构简单，部件少，造价低，并具有较高的安全系数，有利于市场竞争，所图!全世界风力发电装机容量的增长情况以!"")*以下的机组大部分采用失速控制。但失速型$,叶片本身结构较复杂，成型工艺难度也较大，随着功率)9(-。增大，叶片加长，所承受的气动推力大，使得叶片的刚综合上述情况以及风电场的风力资源、规模、运行度减弱，失速动态特性不易控制，使制造

6、更大型机组受维护成本和融资因素（如贷款利率、偿还期等），目前在到一定的限制。变桨距型风力机能使风轮叶片的安装较好的风场，风力发电的成本约为-美分!*+8左右，已角随风速而变化，从而使风轮在各种工况（包括起动、具备与火电竞争的能力。运转和停机）下按最佳参数运行，它可以实现变距起当然，独立运行的非并网型风电系统，由于需要蓄动，顺桨停机，能使额定风速以下工作区段的功率曲线电池和逆变器等，同时容量系数较小，所以发电成本比比较丰满，有较高的年发电量，而使额定风速以上的高并网型机组要高。风速工作区段不超载，不需要过载能力大的发电机等$中国风电发展

7、概况等。当然，它的缺点是需要有一套比较复杂的变距调节$"!中国风电利用的特点机构。现在两种功率调节方案在技术上都比过去有很我国风能资源比较丰富，近十几年来，对风能资源大改进，因而都是有效、实用的。随着单机容量的进一状况作了较深入的勘测调查，全国可开发利用的风能步增大和技术上更加成熟与完善，变桨距控制可能会资源总量约19-亿*+。东南沿海和山东、辽宁沿海及其逐渐增多。岛屿，内蒙古北部，甘肃、新疆北部以及松花江下游等技术上另一个重要进展是变速恒频风电技术日趋地区均属风能资源丰富区，年平均风速!7:!;，有效成熟并走向商业化。目前已有两类变

8、速恒频风力发电风能密度!1))+!:1，有很好的开发利用条件。这些地机组投向市场，一类是采用同步发电机结合交!直!交区中很多地方常规能源贫乏，无电或严重缺电，尤其是电力电子变换方案，如德国"#$%&’#公司生产的新疆、内