风力发电研究

风力发电研究（共14篇）

1.风力发电研究 篇一

关于风力发电机组元件的研究、应用及改进 因为环保问题的日益突出，能源供应的渐趋紧张，而且风力发电是新能源中技术最成熟的、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式,目前其发电成本已接近常规发电方式。所以风力发电作为一种清洁的可再生能源的发电方式，已越来越受到世界各国人民的欢迎和重视。中国的风能资源十分丰富。目前,我国的并网型风机主要由国外厂家提供的,大型风机也只能依赖进口或者与外商合作生产。在风机制造水平上,我国生产的最大风电机组功率为千瓦级别,国际主流机型兆瓦级风电设备在我国还处于研发阶段。但可以预计,随着兆瓦级风电设备的国产化和成功应用推广,中国即将成为世界风电发展最令人瞩目的国家之一。

现在风力发电机组使用的大部分都是双馈异步发电机，此发电机的转子电气系统是由集电环与碳刷组成的换向器而实现的，由于接地碳刷的磨损没有监控或报警系统而使得接地碳刷的过渡磨损而导致集电环损坏。经过现场观察和研究发现：磨损的集电环基本都是ABC三相集电环轻微磨损，但接地侧集电环已经磨损严重不得不更换整个集电环装置，导致集电环的过渡报废，增大了风电机的检修维护费用和风电机的可利用率。如果能有效监控或者控制接地碳刷的过渡磨损而损坏集电环装置，现在行业内的解决办法是：研究更耐磨更好性能的接地碳刷，经过大量研究发现，虽然接地碳刷的性能有了很大的提高，但是不能解决集电环过渡磨损的根本性问题，由于接地碳刷在磨损范围内时对集电环的磨损程度是很小的，但是如果接地碳刷过渡磨

损，导致碳刷连接导线的铜丝暴露出来后与集电环产生摩擦，这样就会使得集电环快速磨损，这样会在短时间内使得集电环磨损严重。为了控制接地碳刷连接导线铜丝不摩擦集电环，应该在碳刷未磨损到连接铜丝高度时产生接地保护信号，提示维护人员更换接地碳刷。为此特研究这种带有磨损极限保护报警的接地碳刷，原理图如下：

同时，风力发电又是新能源发电技术中最成熟和最具规模开发条件的发电方式之

一。因此，近几年来，中国的风力发电事业也得到了很快的发展。

1中国的风能资源

风能资源是由于地球表面大气流动形成的一种动能资源，因此一般说来，其特点是靠近地面的风速越低，风能就越小；而离地面越高风速越大，其风能也越大，因而在估算风能资源时，离地高度是关键因素之一。本文以离地10m高的风

能估算。

由于中国幅员辽阔，海岸线长，拥有丰富的风能资源，但地形条件复杂，因此风能资源的分布并不均匀。据中国气象科学研究院对全国900多个气象站测算，陆地风能资源的理论储量为32.26亿kw，可开发的风能资源储量为2.53亿kw，主要集中在北部地区，包括内蒙古、甘肃、新疆、黑龙江、吉林、辽宁、青海、西藏，以及河北等省、区。风能资源丰富的沿海及其岛屿，其可开发量约为10亿kw，主要分布在辽宁、河北、山东、江苏、上海、浙江、福建、广东、广西和海南等省、市、区。但北部地区这些省、区，由于地势平坦、交通便利，因此有利于建设连成一片的大规模风电场，例如新疆的达坂城风电场和内蒙古的辉

腾锡勒风电场等。

2风电的发展过程和现状

中国的风力发电是于20世纪50年代后期开始进行研究和试点工作的，当时在吉林、辽宁、新疆等省、区建设了容量在10kw以下的小型风力发电场，但其

后就处于停滞状态。到了20世纪70年代中期以后，在世界能源危机的影响下，特别是在农村、牧区、海岛等地方对电力迫切需求的推动下，中国的一些地区和部门对风力发电的研究、试点和推广应用又给予了重视与支持，但在这一阶段，其风电设备都是独立运行的。直到1986年，在山东荣城建成了中国第一座并网运行的风电场后，从此并网运行的风电场建设进入了探索和示范阶段，但其特点是规模和单机容量均较小。到1990年已建成4座并网型风电场，总装机容量为

4.215mw，其最大单机容量为200kw。在此基础上，风力发电从1991年起开始步入了逐步推广阶段，到1995年，全国共建成了5座并网型风电场，装机总容量为36.1mw，最大单机容量为500kw。1996年后，风力发电进入了扩大建设规模的阶段，其特点是风电场规模和装机容量均较大，最大单机容量为1300kw。从1996～2002年末，中国风电装机总容量已达470mw。而一些省份风电装机容量见

表1。

表1一些省份2002年末风电装机容量

省、区容量(mw)省、区容量(mw)

辽宁102.51吉林30.06

新疆89.65甘肃16.20

广东79.29河北13.45

内蒙古75.84福建12.00

浙江33.05海南8.70

3风电场投资成本和风电机组的制造技术

(1)风电场投资成本：

风电场投资成本(单位千瓦造价)是衡量风电场建设经济性的主要因素，归纳

起来有以下三个方面：

①风电机组的制造成本，由于风电机组是风电场的主要设备，因此风电机组的制造成本将直接关系到风电场的总投资。但随着风电机组制造技术的不断提高和机组性能的不断改进，其单机容量的不断扩大，这将使风电机组单位千瓦的造

价会明显下降，因此也随之使风电场的造价下降。

②风电场的规模，亦即风电场的装机容量。一般说来，风电场的规模越大，其造价越低，这就是所谓规模效应。这种规模效应将使风电场单位千瓦的配套设

施相对地下降，如与电网配套设施的建设费用等。

③风电场选址，这也直接关系到风电场的经济效益。风电场选址、风电机组定位都选得适当，那么风电场就可以多发电量，风电场的经济性就好，若风电场选在交通便利的地方，运输成本就可下降等，这些也将使风电场的建设成本下降。

从中国目前风电场单位千瓦的造价看，其总趋势在不断地下降之中，例如，20世纪90年代中期，中国风电场的单位千瓦造价，还高达10000多元/kw，但到了21世纪初，单位kw的造价已降到8000多元/kw，这说明中国风电事业在近12年中，有了长足的进步，也为今后的大发展打下了基础。当然中国的风电场建设成本比起发达国家来，还有一定的差距，不过随着中国风电机组制造水平的不断提高和风电场建设经验的不断积累，其造价将进一步地下降。

(2)风电机组的制造技术：

风电机组是风电场的发电设备，也是风电场的主要设备，其投资约占风电场总投资的60%～80%，因此风电机组的制造水平将直接反映一个国家风电的发展

水平。

自20世纪70年代中、后期开始，中国真正进入了现代风力发电技术的研究和开发阶段。在这一阶段中，经过单机分散研制、重点攻关、实用推广，以及系列化和标准化等工作之后，使中国的风力发电技术无论在科学研究方面，还是在设计制造方面均有了不小的进步和提高，同时也取得了明显的社会效益和经济效益，主要解决了边远无电地区的农、牧、渔民的用电问题。但其风电机组的单机

容量仅为几百瓦到10kw，也均属独立运行的风电机组。

到了20世纪80年代，主要集中在研制并网型的风电机组上，并且陆续制造出从几十kw到200kw的机组。但由于这些风电机组自行研制周期长，又赶不上市场对更大容量风电机组的需求，因此大部分样机均来不及改进和完善并转化为商业性机组。在这种情况下，为了尽快提高中国风电机组的制造水平和满足市场的需求，国家采取了以下两条措施：①引进国外成熟技术，吸收消化，以提高国产化机组的制造技术。例如，已通过支付技术转让费的方式，从国外引进了600kw机组全套制造技术。目前，国内有关的风电机组制造厂家的风电主机生产企业，已研制出600kw机组的关键部件，如发电机、齿轮箱和叶片等，并且600kw的机组其本地化率已可达90%。②采用与国外公司合作生产的方式引进技术，并允许国外风电机组制造厂商在中国投资设厂。如国际著名的叶片制造商丹麦的lm公司就在天津独资设厂生产。而中国风力发电的大发展将为这些企业提供良好的机

遇。

4中国风电的发展前景

(1)发展风电的必要性：

前面已经提到，中国有丰富的风能资源，这为发展中国的风电事业创造了十分有利的条件。但就中国目前电力事业而言，火力发电仍是中国的主力电源。以燃煤为主的火电厂，正在大量排放co2和so2等污染气体，这对中国的环保极为不利。而发展风电，一方面有利于中国电源结构的调整；另一方面又有利于减少污染气体的排放而缓解全球变暖的威胁。同时，又有利于减少能源进口方面的压

力，对提高中国能源供应的多样性和安全性将作出积极的贡献。

(2)国家对发展风电的政策支持：

由于风电场建设成本较高，加之风能的不稳定性，因而导致风电电价较高，而无法与常规的火电相竞争。在这种情况下，为了支持发展风力发电，国家曾给

予多方面政策支持。

例如，1994年原电力工业部决定将风电作为电力工业的新清洁能源，制定了关于风电并网的规定。规定指出，风电场可以就近上网，而电力部门应全部收购其电量，同时指出其电价可按“发电成本加还本付息加合理利润”原则确定，高于电网平均电价部分在网内摊消。为了搞好风电场项目的规范化管理，又陆续发布了一些行业标准，如风电场项目可行性研究报告编制规程和风电场运行规程

等。有了上述的政策支持，从此风电的发展便进入了产业化发展阶段。与此同时，国家为了支持和鼓励发展风电产业，原国家计委和国家经贸委曾

提供补贴或贴息贷款，给建立采用国产机组的示范风电场业主。

(3)发展风电的展望：

据不完全统计，2003年年初在建项目的装机容量约为60多万kw，其中正在施工的约有10万kw，可研批复的有22万kw，项目建议书批复的有32万kw，包括两个特许权项目。如果这些项目能够如期完成，那么到2005年底合计装机

可超过100万kw。

预计“十一五”计划期间(2006～2010年)，全国新增风电装机容量可达280

万kw，因而累计装机总容量约可达400万kw。

5结束语

风力发电是一个集计算机技术、空气动力学、结构力学和材料科学等综合性学科的技术。中国有丰富的风能资源，因此风力发电在中国有着广阔的发展前景，而风能利用必将为中国的环保事业、能源结构的调整，减少对进口能源依赖作出巨大的贡献。展望未来随着风电机组制造成本的不断降低，化石燃料的逐步减少及其开采成本的增加，将使风电渐具市场竞争力，因此其发展前景将是十分巨大的。

2.风力发电研究 篇二

关键词：风能,风力发电,电气设计

风能是一种可再生能源, 随着能源形势的日益紧张以及可持续发展的不断加快, 风能的利用逐渐被人们所重视。风力发电就是一个典型例子。当前风力发电已经作为一种新兴技术被广泛应用。

风力发电中科学合理的电气设计非常重要。电气设计直接影响着供电系统的稳定性, 因而需要我们予以高度重视。风力发电中的电气设计具体而言指的是:确定并网方式、电气主接线设计、监控系统的选择以及确定电能设计量。下面就来重点论述这几个方面。

1 电气主接线设计

电气主接线设计是电气设计的重点, 电气主接线设计是否合理直接影响着整体效果。通常情况下在电气主接线设计过程中必须要着重考虑以下方面的问题。

升压方式的选择问题。在实际电气设计过程中电气主接线采取的是分级升压方式。电气主接线有一级升压和二级升压两种方式。一级风压主要指的是风力发电机通过风机箱式升压变直接升至接入系统电压。二级升压指的是风力发电机通过风机箱式升压变升压。这两种方式相比, 一变多机式运行可靠, 但是灵活性却不如一机一变式。

通常情况下选择高一级的电网压并网要优于第一级, 但是在设计过程中针对35kv的风电场还需要从技术和经济这两个方面综合考虑才能确定方式。

2 确定并网方式

风电场并网是电气设计的关键环节, 在风电场并网的时候设计人员必须要充分考虑用户数量、风电场容量以及与中心变电站的距离。为了保证系统的稳定, 设计人员必须要结合风电实际情况从10kv、35kv以及110kv中选择合适的网络接入。在并网的过程中一般要遵循就近并网的原则。在实际并网过程中设计人员要重点考虑以下几个因素:

一是风电场总装机容量。一般情况下不同的电压接入风机容量是对应着不同类型的网络的。10kv对应的是2到5MW, 而110kv对应的就是100MW以上的。我们在选择过程中需要根据实际的装机容量来确定。二是要考虑与上级变电站的最大允许距离。电气设计对最大允许距离是有着专门要求的, 如果不能满足要求就需要专门建设变电站。对于最大允许距离的确定, 通常是按照“最大允许距离=网络参数/风机额定容量”这一公式来进行计算的。三是要充分考虑额定电压的影响。一般情况下风机升压变压器以及传输线路内产生的最大电压是不能超过线路额定电压的10%的, 这是需要我们注意的一点。

3 电能计量的确定

在风能发电过程中电能计量的确定以及风电效益的计算是最为关键的问题, 在电气设计过程中必须要加强对电能计量的研究。

通常情况下的电能计量的确定需要充分考虑两方面的问题。一是二次降压问题。风电场变电站场地过大, 二次线路过长时极易产生负载过重、降压超标的现象。毫无疑问, 这是非常不利于风电场的正常发挥的, 因而需要加大二次回路线径, 从而减轻二次负载, 最终保证电力系统的正常运行。二是变比问题。一般情况下计量电磁式电流互感器 (CT) 的变比二次负载电流是不能小于30%的, 一旦小于这个标准就会导致计量失准。在今后设计过程中应该专门建立CT, 要选用计量专用独立CT。

4 监控系统的设计

4.1 概述

风电场远方监控系统主要对分布在不同地区风电场的风力发电机组和场内变电站的设备运行情况及生产运行数据进行实时采集和监控, 使监控中心能够及时准确地了解各风电场的生产运行状况。远程监控系统使您可以通过网络连接 (电话线或宽带) , 在PC机上执行和中央监控系统相同的功能, 而无需安装任何额外的软件。

通过监控系统, 可以在监控室查看到各风机的详细参数, 如电能, 风速, 风向, 气温, 风机压力, 风机温度和转速等。还可以查看到历史趋势图, 实时趋势图, 报警信息, 升压站运行状况及报表信息。还可以对风电场的风电机组进行远程控制, 如远程开机, 停机, 偏航, 复位等。

4.2 监控系统原理

如图1所示, 中央监控系统一般采用双闭环的网络结构。每个闭环网络支持20台到50台的风电机组。可根据现场安装环境, 配置多个闭环网络。

每台风电机组配置一台工业级交换机。

在服务器机柜中, 每个闭环网络也需要配置一台工业级交换机, 其型号和每台风电机组配置的交换机相同。

作为一种新的发电方式, 当前风力发电已经得到了广泛应用。加强对风力发电技术的研究也变得越来越重要。风力发电过程中发电系统的设计是风能发电建设的核心。在风力发电电气系统设计中电气主接线设计是关键, 并网方式的选择也直接关系到发电效果, 电能计量意义重大, 电力人员要根据自身实际情况严格按照规范来确定计量。监控系统的选择也是重要事项。总的来说就是要加强这几个方面的研究, 努力提升设计水平。

参考文献

[1]郑子谦.现代风力发电中电气施工的理论性分析[J].价值工程, 2010 (6) .

[2]杨苹, 马艺玮.储能技术在风力发电中的应用[J].系统科学与数学, 2012 (4) .

3.风力发电投资风险评价方法研究 篇三

关键词 风力发电 风险评价 方法

中图分类号：F062.9 文献标识码：A

0引言

近年来，我国风力发电呈现了稳健增长的趋势。但是，风力发电投资却面临多方面的问题，比如经济问题、技术问题及政策问题等。如果在投资建设过程中盲目地进行，则会造成不可估量的资源损失及经济损失，从而大大降低风力发电工作的实效性与科学性。因此，在进行风力发电投资建设之前，便需要制定有效的风力发电投资风险评价方案，以此确保投资的规范性及科学性，进一步为风力发电工作的完善奠定良机。

1风力发电投资特点分析

（1）风力发电的施工建设周期较短

较与其他建设工程，风力发电的施工建设周期比较短，一台风电机的运输安装时间通常低于3个月，如果对万千瓦级别的风电场进行建设，所花费的时间大概为一年。如此一来，风力发电前建设风险便呈现了较小的特点，同时项目停工的可能性也在很大程度上降低。但是，就算风力发电的施工建设周期比较短，同样需要提高警惕，以此为今后工程建设的正确决策提供依据。

（2）风力发电的投资回收期和运营期较长

通常风力发电的投资回收期比较长，一般超过8年。这主要是受到风能资源所具备的两个特点影响，其一为能量密度较低，其二为供给具有不可控性。据有效数据表明，风电机组的年平均利用小时数在2300h左右，与火电厂比较要低很多。所以，在风力发电的实际发量受到制约的情况下，与之对应的风力发电投资回收期便较长。

同时，风力发电具备耐久性这一特性。主要指的是风力发电项目的经济寿命及自然寿命较长，换而言之，便是运营周期较长。基于理论层面分析，它的运营区通常可高达20年至30年之间，由于寿命周期较长，所以发生各类风险的概率便大大增加。这些风险涵盖了暴愈、雷电及地震及台风等。

（3）风力发电占地面积大

对于风力发电厂来说，其整体面积呈现了无下降空间的特点。主要是由于风机在布置方面存在多方面的限制。其一，风机比值数量不能太少，若数量过少，便没有办法对当地的风能资源进行利用，从而无法使风力发电的规模效应充分有效地发挥出来。其二，如果风电机组布置太过集中，基于风机间的尾流会对旁边的设备造成极大的影响，并且使风机电组承受较大的疲劳载荷，如此以来便使风电机组的使用寿命大大降低。所以，在对风机进行布置的时候，为了使以上问题得到有效规避，通常需合理地将布机范围扩大。除此之外，风电场建设还需要对电气设备的配置及保护进行充分考虑，以此使机组间集电线路能得到有效保障，同时使施工道路的长度得到有效保障。

2风力发电投资风险评价方法探究

2.1风力发电投资风险评价常用方法分析

对于风力发电投资风险评价，常用的方法有三种，即为：层次分析法、敏感分析法及蒙特卡洛方法。

（1）层次分析法。该方法的基本思路是以风力发电投资决策问题的本质为依据，然后将其进行有层次地分解，以此形成一个阶梯性的层次结构，该结构自上而下分为三层：目标层、准则层及方案层。使用层次分析法对风力发电投资风险进行评价主要表现为评价思路简单，同时也存在一些缺陷，比如基于专家系统权衡打分方面往往过于随意及主观，缺乏客观性及正确性。又如，因为风力发电发展时间比较短，有些专家多该领域认识不够充分，时常会发生判断错误的情况。在个别专家判断失误的情况下，便会使评价结果与实际情况之间存在很大的差异。

（2）敏感分析法。该方法是目前风力发电投资风险定量评价是常用的方法，使用该方法需要完成两个步骤。第一步，需对目标指标进行设立，同时以过去的经验及相关数据为依据，对该目标指标的预期值进行估算。第二步，以目标指标的计算公式对某一个风险因素所发生的变动进行分析，然后确定会对目标指标造成多大的损害。比如：让上网电量、电价及利率等因素控制在一定的百分比之内，通常控制在5%～10%以内。

2.2基于支持向量机方法的风力发电投资风险定性评价

对于支持向量机方法，主要适合运用在非线性、小样本及高维数等方面的风险评价问题。与传统风险评价方法比较，主要具备三方面的优势：

（1）能够有效克服风力发电数据缺失问题。使用支持向量机方法进行风力发电投资风险评价时，通过小样本训练学习，便能够得出模拟评价结果，这样便能够使风力发电所存在的数据缺失问题得到有效解决。

（2）在评价中更具客观性及科学性。该方法很好地避免了专家通过打分计算指标权重的过程，这样便使整个评价过程更具客观性及精准性。

（3）能够为风力发电投资提供有效的决策依据。对于在人工智能法当中所存在的一些问题能够实现有效避免，例如多个局部优化解等问题。通过避免这些问题，便使评价结果保持唯一性，进一步为风力发电投资提供了有利的决策依据。

3结语

通过本课题的探究，认识到制定有效的风力发电投资风险评价方法的重要性与必要性。总而言之，风力发电投资风险评价方法是否有效落实会对我国风力发电产业在未来的发展构成很大的影响。因此，进一步扩大对风力发电投资风险评价方法在理论方面的研究工作便显得极为重要。同时，需要在实践当中不断发现问题，对问题加以改正，以此使风力发电投资风险评价方法更具时效性与科学性，进一步为我国土地资源的合理开发、利用及管理提供帮助。

4.风力发电研究 篇四

双馈风力发电机功率解耦控制的研究

作者：齐向东 史岩鹏

来源：《现代电子技术》2012年第18期

摘要：介绍双馈风力发电机的基本原理，利用矢量控制并结合定子磁场定向的矢量控制，建立基于Matlab的双闭环控制系统仿真模型。为了更为准确地实现定子磁场定向并考虑到定子绕组电阻对磁场定向的影响，采用改进型的定子磁链观测模型。通过仿真验证了采用改进型定子磁场定向的双馈风力发电控制系统，实现了有功功率和无功功率解耦。

关键词：矢量控制；磁场定向；双馈风力发电机；双闭环控制系统

中图分类号：TN911—34文献标识码：A文章编号：1004—373X（2012）18—0185—03引言

风能作为一种清洁可再生能源，在资源消耗日益增长的今天，其发展前景相当可观。而采用双馈风力发电机作为风力发电设备有着显著的发展优势，风力发电的发展将大规模减少常规能源的消耗，有效地改善我国的能源结构。

5.风力发电研究 篇五

班级：材料工程111 学号：205110137 姓名：张宇

摘要：本文对中国风能现状及资源分布，近年来中国风力产业的发展状况以及复合材料在风电叶片上的应用进行论述。

关键词：风力发电；发展状况；复合材料；风电叶片

Abstract:This review concerns about the stituation and resource distribution of windy energy in China,the development status of chinese wind power-generation enterprises and the application of composites in wind power-generation.Key words:Wind power-generation；Development status；Composites；Wind turbine blade 引言

社会经济的持续发展导致能源消耗不断增加，我们正面临日益严峻的能源形势。全球范围的石油、天然气能源逐渐枯竭，环境恶化等因素迫使我们寻找更加清洁、可持续发展的新能源，风力发电应运而生。中国风能资源非常丰富，主要集中在三北地区及东部沿海风能丰富带。

风力发电产业市场巨大，竞争激烈。据估计，2006到2010年之间，我国风电叶片的需求量大约在7000多片，2011到2020年的需求量则将达到惊人的50000片。巨大的市场前景使得目前风机行业的竞争空前激烈。整机方面，目前国际市场格局已初步成型。2005年全球超过75％的市场份额被丹麦Vestas、西班牙Gamesa、德国Enercon和美国GE WIND四家企业占据，新进入企业的生存空间不大；国内的整机生产企业中，新疆金风、浙江运达、大连重工集团、东方汽轮机厂等几家的市场前景被业界看好，这其中又以新疆金风科技在国内品牌中的市场份额最大。叶片市场的情况与整机基本类似，单是丹麦LM Glasfiber公司一家就占据了国际市场40%以上的份额，其产品被GE WIND、西门子、Repower、Nordex等公司全部或部分采用；另外Vestas和Enercon公司也拥有各自的叶片生产部门。国内的叶片生产企业主要有中航保定惠腾、连云港中复连众复合材料集团等。

风电叶片作为风力发电机组系统最关键、最核心的部件之一．叶片的设计及其采用的材料决定着风力发电机组的性能和功率，也决定着其电力成本及价格。复合材料在风力发电上的应用，实际上主要是在风电叶片上的应用。风电叶片占风力发电整个系统成本的20%到30%。制造叶片的材料工艺对其成本有决定性影响，因此材料的选择、制备工艺的优化对风电叶片十分重要。

1.中国风能资源及其分布

1.1中国风能资源

据有关研究成果预测，我国风能仅次于俄罗斯和美国，居世界第三位，理论储32260GW，陆地上离地10m高可开发和利用的风能储量约为2.53亿kw(依据陆地上离地10m高度资料计算)，近海(水深不超过10米)区域，离海面10米高度层可开发和利用的风能储量约为7.5亿kW，共计10亿kW，风能资源非常丰富。

1.2中国风能资源分布

风能资源丰富的地区主要分布在东南沿海及附近岛屿以及“三北”(东北、华北、西北)地区。另外，内陆也有个别风能丰富点，海上风能资源也非常丰富。“三北”地区包括东北3省、河北、内蒙古、甘肃、青海、西藏和新疆等省自治区近200km宽的地带，风功率密度在200~300W/m2以上，有的可达500W/m2以上，可开发利用的风能储量约2亿kW，约占全国陆地可利用储量的79%。该地区风电场地形平坦，交通方便，没有破坏性风速，是我国连成一片的最大风能资源区，有利于大规模的开发风电场。包括山东，广西和海南等省市沿海近10km宽的地带，年有效风功率密度在200W/m2以上，沿海岛屿风功率密度在500W/m2以上，风功率密度线平行于海岸线，可开发利用储量为0.11亿kW，约占全国陆地可利用储量的4%。东南沿海及其岛屿是我国风能最佳丰富区。我国有海岸线1800km，岛屿6000多个，大有风能开发利用的前景。

2.近年来中国风电产业发展

2.1产业发展现状

2000至2009年10年间，中国风能产业飞速发展，风能累计装机的容量平均的怎张速度高达72.8%。从2005年起，总装机容量的增长速度超过了100%。截止到2009年12月31日，中国（不含台湾省）风电累计装机超过1000MW的省份超过9个，其中超过2000MW的省份4个，分别为内蒙古(9196.2MW)河北(2788.1 MW)辽宁(2425.3MW)吉林(2063.9MW)内蒙古2009年当年新增装机5545MW，累计装机9196.2MW，实现150%的大幅度增长。

从风电零部件制造方面来看，据统计，2004年中国仅有6家风力涡轮机制造商，2009年这一数字已提高到80家以上。已开始生产的内资叶片企业52家，轴承企业16家，齿轮箱企业10家，变流器企业12家，塔筒生产企业则有近100家。其中，叶片制造企业中复连众、中材科技年供货已超过500套，中航惠腾年供货超过2000套；轴承制造企业洛轴、瓦轴、天马等已具备批量主轴轴承生产供应能力齿轮箱制造企业中南高齿年产超过3000台，大重减速机超过2000台、重齿超过1000台；

从风电整机制造方面来看，2009年，华锐风电、金风科技和四川东汽继续保持市场前“三甲“的位置，华锐新增装机34.5万kW，金风新增装机272.2万kW，东汽新增装机203.5万kW。联合动力以装机容量768MW，占中国新增市场5.6%的优势，排名全国第四。随着国产整机产能释放及零部件配套能力增强，产业链瓶颈将消除，产业发展迅速；风电设备市场呈现寡头垄断格局，避免了市场无序竞争，有利于领头企业做大做强。2009年我国新增风电装机及累计装机排名前10名制造企业市场份额。内资变流器制造企业供应能力增强，质量获得客户认可。可见，国内风电零部件产业发展的繁荣景象。

2.2国家的优惠政策

中国颁布的政策主要从两个方面扶持风电行业，一方面是通过财政补贴、电网全额收购、确定风电并网价格，以保证风力发电项目合理盈利，从经纪商进行促进；另一方面是在国内市场启动的同时，扶持风机制造业发展，为中长期的风电产业发展奠定基础。归纳为一下四大点：

(1)风电全额上网

2006年1月1日开始实施《可再生能源法》。该法要求电网企业为可再生能源电力上网提供方便，并全额收购符合标准的可再生能源电量，以使可再生能源电力企业得以生存，并逐步提高其能源市场的竞争力。

(2)财税扶持

考虑到现阶段可再生能源开发利用的投资成本比较高，《可再生能源法》还分别就设立可再生能源发展专项资金为加快技术开发和市场形成提供援助，为可再生能源开发利用项目提供有财政贴息优惠的贷款，对列入可再生能源产业发展指导目标的项目提供税收优惠等扶持措施作了规定。

(4)上网电价

当前风电定价采用特许权招标方式，导致一些企业以不合理的低价进行投标。风电特许权招标先后作出了三次修改，总的看来，电价在招标中的比重有所减少；技术、国产化率等指标有所加强；风电政策已由过去的注重发电专项了注重扶持中国企业风电设备制造。目前，有关部门正在抓紧研究风电电价调整的具体办法，调整的原则将有利于可再生能源的开发，特许权招标的定价方式有可能改变，2008年1月第五期风电特许权招标采取中间价方式，就是一个最新的尝试和探索，避免了恶性低价的竞争局面，有助于风电电价开始向理性回归，有利于整个风电产业的发展。

(4)国产化率要求

2005年7月国家出台了《关于风电建设管理有关要求的通知》，明确规定了风电设备国产化率要达到70%以上，为满足要求的风电场建设不许建设，进口设备要按章纳税。2006年风电特许权招标原则规定：每个投标人必须有一个风电设备制造商参与，而且风电设备制造商要向招标人提供保证供应复合75%国产化率风电机组承诺函。投标人在中标后必须并且只能采用投标书中所确定的制造商生产的风机。在政策扶持下，2007年风机国产化率已经达到56%，2010年风机国产化率也达到85%以上。

2.3风电产业发展趋势

我国海上资源丰富，发展海上风电，将依托于风能资源丰富的海域，同时以“建设大基地、融入大电网”的方式进行整体规划和布局。目前，我国海上风电开发已经启动，国内对大容量风电机组的需求也在增加，国内风电制造企业纷纷开发大容量海上风电机组。华锐、金风、东汽、联合动力、湘电、明阳等都已开始5MW及以上风力发电机组研发。相信随着整机及零部件技术的不断进步，大容量海上风电的规模化化发展。

3.复合材料在风电叶片上的应用

风力发电装置最核心的部分是叶片，叶片的结构与性能将直接影响到风力发电的效率及性能。风电叶片的成本占整个风力发电装置成本的20%左右，因此采用廉价、性能优异的复合材料成为了许多企业研究的方向。现在使用比较多的复合材料有玻璃纤维增强聚酯树脂、玻璃纤维增强环氧树脂，局部采用玻璃纤维或者碳纤维增强环氧树脂作为主承力结构。

3.1碳纤维增强复合材料及其优点

碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得的微晶石墨材料。碳纤维是一种力学性能优异的新材料。它的比重不到钢的1/4。碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500MP以上，是钢的7~9倍。抗拉弹性模量为材料的强度与其密度之比可达到2000MPa/(g/cm3)以上，而A3钢的比强度仅为59MPa/(g/cm3)左右，其比模量也比钢高。材料的比强度愈高，则构件自重愈小，比模量愈高，则构件的刚度愈大。碳纤维的轴向强度和模量高、无蠕变。耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小，耐腐蚀性好，纤维的密度低，X射线透过性好。但其耐冲击性较差，容易损伤，在强酸作用下发生氧化，与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。因此，碳纤维在使用前须进行表面处理。

使用碳纤维增强复合材料能大幅度减少叶片的重量，而且比一般的玻璃纤维的增强体模量高3到8倍，可以用于大型风机叶片。碳纤维复合材料具有优异的抗疲劳特性，与树脂混合后能够抵抗恶劣的天气条件。

3.2TM玻璃纤维增强复合材料

TM玻璃纤维具有高强度、高模量的性能，具有较高的抗拉强度、弹性模量、耐疲劳强度、耐性和耐化学腐蚀性。其密度为2.59-2.63g/cm3，拉伸强度为3000~3200MPa,模量为84～86GPa。是大型风电叶片的首选，但是其密度相比于上述的碳纤维增强体要高，所以其缺点是重量太大。TM玻璃纤维中不含硼和氟，是一种环保型的材料。

4.结论

我国是最早利用风能的国家，国家对风能这种清洁的可再生能源的高度重视，新型复合材料在风电叶片上的应用有利于风电产业的发展，我国风电业将进入一个崭新的大规模高速发展阶段。

6.风力发电背景总结 篇六

能源，在此基础上制定相关的优惠政策扶持新能源的广泛应用。据专家预计，21 世纪 人类使用的最主要的能源是：核能、太阳能、风能、地热能、潮汐能、可燃冰和氢能

[1]

7.风力发电研究现状及发展趋势探讨 篇七

1 风能发电及现状概述

能源是社会经济发展与进步的物质基础,由于我国人口基数大,矿物资源利用率不高等原因,造成了矿物资源的逐步枯竭,环境污染现象严重。我国还处于社会主义初级阶段,能源需求量比较大,改善能源结构,开发新能源,保护环境,实现人类可持续发展,已经成为我国发展的一个焦点问题。风能是可再生能源开发中最具前途和风能技术相对比较成熟的一种新能源。我国地域广阔,风能资源非常丰富,据不完全统计,我国可利用风能储存量为3.23亿kW,风能应用潜力比较大。与常规能源相比,风能可收集的密度较低,但是从长远角度考虑,风能对全球环境、经济、社会、能源的可持续发展起着重要的作用。

从上世纪七八十年代开始,风能开发与利用就迅速发展起来,截至2012年,全球风力发电总装机容量已经达到3247万kW,特别是欧洲部分国家风力发电已经占总发电量的8%以上。近几年来,随着国家对可再生能源与新能源的重视与支持,我国风能技术取得了长足的发展,风力发电总装机容量为48万kW,单机最大功率高达750kW,已达国际先进水平。风能技术是一项科技含量较高的综合性技术,它涉及到空气动力学、材料科学、结构力学、电气工程学、机械制造学、气象预测学、环境保护学等,范围之广,要求较高。本文就当前风能技术发展中的几个问题进行分析介绍。

2 风能发电技术的发展

2.1 风力发电装机容量

按照输出电力功率大小来分,风力发电装机可以分为微型、小型、中型、大型、兆瓦级以及多兆瓦级。早在上世纪末,美国就开始研究兆瓦级风力发电装机技术,由于技术和安全原因,没有允许商品化生产。直到本世纪初,以丹麦、荷兰、德国为主的欧洲国家,才取得兆瓦级风力发电机组技术的重大突破,技术运用逐步成熟,风轮直径高达120m,额定输出功率为5MW。

超级风力发电机可以减少占地面积,降低风电并网成本,另外对环境也有一定的改善,但是也存在一定的新技术问题。风叶长度的加长以后,叶片柔韧性会降低,叶片的挥舞方向与转动方向发生耦合时,会造成严重的叶片损害,因此在设计叶片时,要正确处理好叶片重心与叶片强度问题。在正确预测风力强度基础上,充分分析与合理设计风轮负荷力与风轮结构,保持风轮的稳定性。当前,我国研究出了相关的技术分析软件,但是在具体运用软件时,要根据实际需求进行相应的改进,改进的重点是叶片结构模型、柔性系统动力设计、风轮转动模型。最后,在风力发电装机进行装配时,对于运输、材料、安装等方面又提出了新的课题。

2.2 风电电力与普通电网的合并

一般小型与中型发电机组的输出功率可以被当地较低的普通电网电力负荷吸收,大型风电场与风电场群的电力大部分必须通过高压电网远距离输送到负荷中心。在实施过程中,不仅要考虑风电场变压到电网变压站之间的电力输送问题,还要考虑电网构架、输电线路设置、普通电网电力消纳等问题,需要处理好风电电源和电网之间的关系,保证电力系统的平衡运行。

我国风能资源比较丰富的地区一般在山区附近,山区附近风能资源可利用量比较大,适合大型风力发电机组,但是这些地区电力基础设施相对薄弱,处于电网末端,距离负荷中心较远。风电并网会对电力系统的稳定性、电网流动电压分布、传输线路功率和频率等都会产生重要影响,在方案实施前期,要进行足够的系统仿真模拟。在解决风电并网时,要有效分析、评估风电与电网之间的关系,建立风力发电系统模型,保证资源的有效利用。

2.3 海上风能资源的技术研究与充分开发

海上风电主要是指沿海风力发电,欧洲一般采用海上风力发电方式,海上风电具有占地较少、风力较强、风期周期长、资源利用率高、噪音污染较少等优点,同时我国沿海地带广阔,风能资源丰富。因此海上风能资源开发是新能源开发的一个重要方向趋势。

海上风电技术要求比较高,风险频率高,建造成本大,要充分考虑到水力与动力的双重负荷,做好基础深度勘察、支撑材料选择、海床结构分析与研究。海上风电基础设计与施工,根据不同的海底地质条件建造采用不同的地基模式,基础防冻、防腐、防震技术研究。风力发电机组的安装与运输,要采用整体式安装与分体式安装相结合的方法,达到准确定位和快速安装的效果。我国风力风电主要集中在陆地上,海上风电技术还处于初步水平,海上风电技术的全面应用还需很长一段时间。

2.4 风能应用技术与多能互补系统的建立

风电的不足之处是控制难度大和不可间断性,因此为了实现风能的有效应用和改善风电对电网的影响,将风能与其它能源有效的结合起来,形成优势互补的整体供电系统,保持电网顺利与平衡运行。目前,风电太阳能互补技术、柴油风电互补技术已经相当成熟,近年来又提出风电水电互补系统与风电燃气互补系统。我国电力资源开发形式受地域特征限制,各种电力系统的有效互补,不仅可以保证风能电源系统的稳定性和连续性,还可以通过内部负荷调度,形成一个稳定的输出负荷。

风电储存问题也是风能应用技术一大重要研究课题,发达国家非常重视能源的储存问题,特别是大规模能源储存系统技术研究与开发。当前,电力储存主要采用物理储存和化学储存方式,物理储存以压缩空气储能与扬水储能为主,这种方式储存规模大、使用周期长、运行维护费用低,但是一次性投入较大、地理条件与场所要求较高。化学储存使用范围比较广,成本比较低,但是环境污染严重,利用效率也比较低。

小型风能发电机在偏远地区应用比较广发,但是随着电力基础设施的不断完善,小型风能发电机也开始逐渐萎缩。小型风能发电机价格比较低,但是缺乏市场监管,质量较差运行不稳定,售后不及时,这都在一定程度上造成小型风能发电机市场慢慢缩小。实际上,随着社会的不断进步,绿色环保理念的不断深入,小型风能发电机的应用范围应该逐步延伸与扩展。

3 结束语

风能技术是一项综合性要求较高的高新技术,随着风能技术的逐渐发展,风能技术也面临着新的机遇与挑战。近年来,我国风能技术已经取得了长足的进步,但是与国际水平还有一定的差距,风能基础技术薄弱,自主创新能力不足,核心技术还处于模仿阶段。随着我国可持续发展与资源节约型社会的建立,以及国家科研机构研发力度不断加强,风能开发机构要充分利用大好的机遇,扎实努力工作,增强自主创新能力,注重人才引进,把我国风能开发技术提高到新的水平,在世界范围之内占据一席之地。

参考文献

[1]万利,陶文彪.风力发电的现状与展望[J].品牌(理论月刊),2011(03).

[2]魏超.浅谈风力发电技术发展现状及趋势[J].科技创新与应用,2012(23).

8.风力发电研究 篇八

【摘要】伴随着世界经济的不断发展，给能源和生态造成了巨大的压力。近年来，随着人们思想意识的不断提高，人们开始开发新的可替代能源。在一系列新能源的开发过程中，风能以其较大的规模和快速的发展速度引起了人们的瞩目。随着风能的不断开发，出现了多个靠风力来进行发电的系统，而在这些系统当中，最具特点和效率最高的是直驱式永磁同步风力发电系统。采用直驱式永磁同步风力发电系统给人们带来了更高的效率，其自身拥有简单的结构和较大的可靠性，对直驱式永磁同步风力发电系统的控制研究越来越受到重视。

【关键词】直驱式风力发电；民族文化传承；作用

前言

随着科学技术的不断进步，人们开始意识到能源在促进人类社会不断发展中的重要作用，伴随着飞速发展的社会经济，作为人类发展至今的主要能源的煤和石油等已经面临着枯竭的状态。为了实现人类的可持续发展，人们开始研究新能源和可再生能源的开发和利用。而风能以其自身独特的优势，在近年来新能源的开发过程中得到广泛的关注。对风能的开发和利用过程中产生的直驱式永磁同步风力发电系统给人们的生活带来了极大的便利，同时还减少了污染，因此对于直驱式永磁同步风力发电系统的控制研究具有重大意义。

一、直驱式永磁同步风力发电系统

（一）原理。作为变速恒频变桨风力发电系统的一个种类的直驱式永磁同步风力发电系统，英文缩写为PMSG，人们在对其进行空过程中所采用的方案基本上与双馈异步风力发电系统相同，但是却较之具有更简单的构造和更高的效率以及更具有可靠性，而且在直驱式永磁同步风力发电系统内部是直接将发电机与风力机进行连接的，而增速齿轮箱这一部分直接进行了删减。在直驱式永磁同步风力发电系统当中，于电网相连的发电机组是经由电力电子功率变换器发生的，由风力发电机送出的电能是非常不稳定的，不能够工人们生产和生活正常使用，因此直驱式永磁同步风力发电系统将这个不稳定的电能经过一系列转换，使其能够产生交流电，而这个交流电与电网拥有相同频率和幅值的，这样一来这个不稳定的电能就能够直接进入电网[1]。

（二）优点。首先，增速齿轮箱的省略，在其他风力发电系统当中都存在这增速齿轮箱，在发电系统运行过程中经常会出现漏油的现象，同时由于增速齿轮箱自身的原因还很容易造成其他仪器发生问题，维护频率针对发电系统而言是非常重要的，而增速齿轮箱的省略使该频率得到了保障，使较高的可靠性在系统运行过程中得以体现；其次，提高了系统效率。在直驱式永磁同步风力发电系统当中是没有励磁装置的，这在一定程度上使发电的效率得到了提升，使风速在切入系统的过程中大大降低，从而也就使系统的运行覆盖面得以增加，对风能的有效利用率得以加强；再次，良好的电网接入功能。在直驱式永磁同步风力发电系统中与电网进行连接的发电机是经由电力电子功率变换器来进行的，这就使电网和发电机之间的干扰降低，在发生故障是能够互不干扰，使穿透能力在低电压中得以提升[2]。

二、直驱式永磁同步风力发电系统控制

（一）永磁同步电机的控制。在对永磁同步发电机进行有效控制的过程中，以两方面的策略为主，第一，id=0控制策略，首先将三相定子电流合并为一个单位，并在q轴上定向，此时假设转子磁链是永恒不变的，没有去磁效应的产生，并且定子电流同电磁转矩为线性的联系。这是一种能够简单化电机转矩控制的方法，然而在id=0的时候，不是永恒不变的机端功率的因数，功率因数的下降会因负载电流的增长而逐渐减少；第二，恒定气隙磁链控制策略，它的重要优势在于能够保证气隙磁场的永久不变状态，使功率因数始终保持较高的值，但是当id≠0时，这一策略将导致去磁效应的产生。

（一）机侧PWM交流器控制策略。永磁同步发电机的转动速度主要是由机侧PWM交流器来进行控制的，它能够促进风機之上的叶尖速比处于最好的状态，使最大功率得以充分观察和控制，将发电机转速进行有效的掌控要经过对发电机定子电流的相位和幅值进行掌控[3]。

（二）网侧PWM逆变器控制策略。网侧PWM逆变器控制的目的是将直流电转换成交流电，具体是为了得到同相位和幅值的电网的交流电要使机侧变流器整流而来的直流电进行转换，而此时，必须要确保稳定的是直流母线电压。对直流母线下达的电压命令要达到一定数值，来保证充足的反向截止电压能够供给给开关。电网电压的矢量顶箱操控是网侧年便器所应用的策略，在d轴上使网侧电压矢量进行定向，单位功率因数形式处于正常的工作状态下，只有有功功率得到了输出；当故障造成电网停止运作时，要使无功电流命令得到转变，逆变器有功和无功的多少进行调整[4]。

（三）变桨距控制基本原理。如果风速超出了规定的数值，要想达到对自然风被风力机所吸取的能力的有效控制的目的，要使安全贯穿到风电系统当中，变桨距控制模式应该在风机中启动。变桨的意思是使桨距角的大小在风力机叶片得到有效控制的情况下进行转变，以此来转变叶片的启动特性，这样做的目的是在风速较高时将风机输出功率保持在规定的功率数额左右。在当前的状况下，三桨叶独立变桨结构是被兆瓦级风电机组普遍运用的，机组输出功率、风速和发电机转速都是控制桨距角的量。

结论

在对直驱式永磁同步风力发电系统进行研究的过程中，能够通过各种有效控制研究方法使其得到较好的应用价值。在当今世界经济飞速发展的状态下，加强对新能源的有效开发和利用具有历史性的价值。同时还能够转变传统的能源给世界环境和生态造成的严重损害现象，实现世界经济的可持续发展。在进行新能源开发的过程中，直驱式永磁同步风力发电系统的开发和使用，以其自身独特的特点得到了广泛的认可和支持，在这种情况下，对直驱式永磁同步风力发电系统的控制研究意义重大。本文通过对直驱式永磁同步风力发电系统控制的研究，对今后工作中该系统的使用具有重要价值。

参考文献

[1]束成.直驱式永磁同步风力发电系统控制研究[D].南京理工大学，2014.

[2]张义.直驱式永磁同步风力发电系统的控制研究[D].天津大学，2007.

[3]赵仁德，王永军，张加胜.直驱式永磁同步风力发电系统最大功率追踪控制[J].中国电机工程学报，2009，27：106-111.

9.风力发电机技术 篇九

2.1恒速恒频的笼式感应发电机

恒速恒频式风力发电系统，特点是在有效风速范围内，发电机组的运行转速变化范围很小，近似恒定；发电机输出的交流电能频率恒定。通常该类风力发电系统中的发电机组为鼠笼式感应发电机组。

恒速恒频式发电机组都是定桨距失速调节型。通过定桨距失速控制的风力机使发电机转速保持在恒定的数值，继而使风电机并网后定子磁场旋转频率等于电网频率，因而转子、风轮的速度变化范围较小，不能保持在最佳叶尖速比，捕获风能的效率低。

2.2变速恒频的双馈感应式发电机

变速恒频式风力发电系统，特点是在有效风速范围内，允许发电机组的运行转速变化，而发电机定子发出的交流电能的频率恒定。通常该类风力发电系统中的发电机组为双馈感应式异步发电机组。

双馈感应式发电机结合了同步发电机和异步发电机的特点。这种发电机的定子和转子都可以和电网交换功率，双馈因此而得名。

双馈感应式发电机，一般都采用升级齿轮箱将风轮的转速增加若干倍，传递给发电机转子转速明显提高，因而可以采用高速发电机，体积小，质量轻。双馈交流器的容量仅与发电机的转差容量相关，效率高、价格低廉。这种方案的缺点是升速轮箱价格贵，噪声大、易疲劳损坏。

2.3变速变频的直驱式永磁同步发电机

变速变频式风力发电系统，特点是在有效风速范围内，发电机组的转速和发电机组定子侧产生的交流电能的频率都是变化的。因此，此类风力 需要在定子侧串联电力变流装置才能实现联网运行。通常该类风力发电系统中的发电机组为永磁同步发电机组。

直驱式风力发电机组，风轮与发电机的转子直接耦合，而不经过齿轮箱，“直驱式”因此而得名。由于风轮的转速一般较低，因此只能采用低速的永磁式发电机。因而无齿轮箱，可靠性高；但采用低速永磁发电机，体积大，造价高；而且发电机的全部功率都需要交流器送入电网，变流器的容量大，成本高。

10.风力发电站诗歌 篇十

你接受了风的每一次抚摸

这是爱的力量

是自然流动新鲜的血液啊

输入你的身体

积蓄了巨大的体能

你迸发出无数地光芒

灯光璀璨

让黑夜变成了白昼

机器轰鸣

人们享受着物质文明

让干涸的.土地滋润

五谷丰登，粮食满仓

网络连接

美好的事物传递到世界每个角落

缩短了心的距离

地球的家园里

都是姐妹弟兄

……

万物灵长的人类啊

是自然之子

生而为人，吸取天地之精华

怎么可能自暴自弃，碌碌无为，甘愿平庸

泯灭了内心的火种

让人生转眼成灰

这是对自己这个“人”字最大的不敬

每个人都是一座风力发电站

释放出你的潜能吧

你可以变成耀眼的星辰

同山河同在

与日月争辉

给你一个杠杆

可以把地球撬起

给你一艘飞船

宇宙是你散步的花园

给你一枝神笔啊

画一只和平的白鸽

没有了生灵涂炭的战争

给你一把开启人灵魂的钥匙

人与人之间的交往

不再是利益的纷争

……

万物灵长的人类啊

回归自然母亲的怀抱吧

尽情享受着无私的馈赠

鸟叫虫鸣是最美的音乐

青山绿水这幅壮观的画卷

在你的眼前展现

一花一叶皆生命啊

一枝一叶总关情

把爱心传递

让温暖驱散寒冰

伸张正义

把邪恶扼杀在萌芽中

就算是一棵小草

也要给人绿的希望

顽强活下去

敢于和命运抗争

微笑着享受着生命的过程

欣赏着路边的每一处风景

品味着无悔的人生

站在村头

遥望远山之巅

在广袤的天宇下

11.风力发电研究 篇十一

关键词：风力发电机  监测  故障诊断

随着环境的日益恶化，作为绿色能源的风能，其被广泛的应用与发电行业，风力发电机技术已经成为当前世界各国研究的热点。由于风场位于环境恶劣的偏远地区，使得风力发电机发生故障的位置比较复杂，对风力发电机运行状态的监测工作造成很大的困难。因此为降低风力发电机的故障发生率，需要大力发展状态监测与故障诊断技术。

1 风力发电机组的故障特点

本单位的风力发电机机型是联合动力UP86-1500，由于其属于刚投产使用，因此故障的发生率不高，但是为了以后的工作，本文主要针对该机型状态监测及故障诊断技术进行分析。风力发电机首先将风能通过风轮转换为机械能，再通过主轴、齿轮箱等将机械能转化为电能，进而实现风力发电。一般风力发电机的运行环境比较恶劣，因此其故障的发生率也是比较多的，根据相关资料表明：风力发电机组的典型故障主要集中在齿轮箱、发电机、叶片、电气系统等部位。针对不同的故障部件和故障特征，采取合适的故障诊断方法是有效实施状态监测和故障诊断技术的保证。

2 状态监测与故障诊断系统的基本结构

风力发电机状态监测与故障诊断技术主要是利用现代计算机控制系统，将信号采集、在线监测以及信号分析等融为一体的监测分析系统。通过对风力发电机的振动、温度以及压力等数值的监测结果与预定的数值进行对比，以此能够及时的掌握风力发电机的运行情况，并且可以根据计算机信息采集系统收集到的数值进行分析，根据计算机的自动分析准确的分析出风力发电机设备的故障。风力发电机状态监测与故障诊断主要的功能就是收集信号-处理信号-分析信号-判断信号-诊断结果。一般对于信号的收集等工作主要是利用安装在风力发电机中或者周期的检测设备完成，信号检测设备在完成信号收集工作之后，将信号传递给计算机控制中心，由计算机系统实现对信号的分析与处理。

3 风力发电机的监测诊断技术

3.1 齿轮箱 齿轮箱是风力发电机的主要部件，是连接主轴与发电机的重要枢纽，齿轮箱的内部结构比较复杂，因此该部位的故障发生率也就比较多，比如轴承故障、齿轮故障以及润滑系统故障等等。可以说随着风力发电机组的投产使用，齿轮箱的故障发生率也会随之增多，为避免因齿轮箱故障而带来的停工，人们开始加大了对齿轮箱运行状态的监测，目前的监测技术主要有振动测量方法、温度测量方法。其中温度测量方法是基于零部件的温度变化实现异常状态识别的诊断方法。温度作为状态量，测量方便，操作简单。鉴于温度测量方法的简单易行等特点，该方法已集成在风力机的控制系统中，用于检测齿轮箱、发电机以及主轴等部件的健康状态。

3.2 发电机 发电机的核心部件是发电机，发电机主要是负责将旋转的机械能转化为电能，因此发电机的正常运行是保障风力发电机健康运行的基础，由于发电机长期处于变工状和电磁环境中，因此该部位的故障主要有：发电机的振动比较大，发电机过热、定子线圈短路等。根据发电机的故障特点，对发电机的故障诊断方法有基于转子/定子电流信号、电压信号以及输出功率信号均等状态检测手段。通过定子电流信号分析可以将发电机的故障进行识别，进而可以快速的判断出具体的故障。另外有人提出了在变转速下建立基于多项式的双馈式异步发电机线性与非线性数学模型，但是其不能找出具体的故障源头。

3.3 叶片 叶片是风力发电机吸收风能的主要元件，也是风力发电机的重要组成部分。其一般长为40米左右，由纤维增强型复合材料，其体积比较大，一旦发生故障很难进行维修，而且其一旦发生故障，不仅会影响风力发电机的运行，而且还会对整个风力发电机的安全产生致命的损伤。由于风力发电机的叶片常年暴漏在外边，其要经受各种恶劣天气的影响，因此叶片容易出现腐蚀、裂缝等故障。根据当前对叶片故障的检测诊断技术文献资料分析，叶片的故障检测主要是根据叶片的受力变化而进行分析，因为叶片在发生故障时运行的效果与没有发生故障时的效果是完全不相同的。我们对叶片的检测主要是利用光纤光栅传感器对叶片的应力应变的变化范围进行分析，根据检测的结果分析叶片的运行状态。之所以应用该方法主要是因为光纤光栅传感器的运行效果比较适用于恶劣的环境中。

3.4 电气系统 电气系统是整个风力发电机向电网输出信号的主要部分，是控制电能输出的重要装置。由于电气系统属于精密元件，其任何一个细微的故障都有可能对整个风力发电机的运行构成威胁，我们常见的电气系统的故障主要集中在线路短路、电流过大或者过小、过温故障等，对于电气系统的故障我们主要采取性能参数检测法，具体的检测措施就是利用计算机控制检测技术对发电机电气系统的输出电流、功率等数值与预定设置的数值进行对比，根据对比的效果判断电气系统的元件是否正常工作。

风力发电机状态监测及故障诊断技术融合了人工智能、数据处理、信号分析、计算机、电子测试等多门学科，要结合风力发电机自身的特点和故障类型，要积极运用多种先进的科学技术，不断提高风力发电机状态监测及故障诊断技术的准确性。

参考文献：

[1]葛苁.风力发电机状态监测及故障诊断技术分析[J].电源技术应用，2014（06）.

[2]吴娜，孙丽玲，杨普.风力机状态监测与故障诊断技术研究[J].华北水利水电学院学报，2012（04）.

12.风力发电系统逆变器的研究 篇十二

风力发电是风能的主要利用形式, 正弦波逆变技术在风力发电系统中是一个极其关键的技术。所以, 正弦波逆变技术的性能直接决定着风力发电系统的推广和应用[1-3]。本文研究设计了逆变系统的主电路, 并就各部分进行了设计计算, 最后对所设计电路进行了仿真, 对电路的电流、电压波形和总谐波失真进行了对比分析。

2 主电路的技术指标及组成

2.1 电路的技术指标

输入电压:单相AC220V, 50Hz

输出电压:220V

输出功率:1kW

频率变化范围:0—400Hz

整机效率:η≥80

2.2 主电路的组成

图1为系统的主电路图。主电路由电容滤波的不可控整流电路, Boost升压电路, 桥式逆变电路和输出滤波电路组成。

图2为单相桥式不可控整流电路。直流电压平均值UD=0.9Ui, 由电路设计指标得:

整流电路的等效电阻R为: (1)

0.9 0.9 220 198VDiU=U=×= (2)

输出电流平均值IR为:

在稳态时, 流经电容的电流在一周期内的平均值为零, 由id=iC+iR得出:

Id=IR (4)

在一个电源周期中流过某个二极管的电流iD平均值为:

ID=2Id=2IR=2.5A (5)

故二极管承受的电流为2.5A。二极管

承受的电压为电源电压的最大值, 即

考虑裕量为1.5倍, 故二极管承受的最大电压为。由于输出电压uD不是恒定的直流电压, uD中除直流平均值UD外, 还含有谐波电压。因此, 必须在整流电路的输出端与负载之间接入LC滤波器。图2中R为负载等效电阻。

根据

其中t=RC, 得:C=86μF, 取电容值为100μF。考虑裕量2倍, 电容承受的最大电02 396VCDU=U=。因此耐压值400V。

3 Boost升压环节设计

为了分析问题的方便, 将Boost电路输入、输出电压分别用US和U0表示, 其中198VSU=, U0=315V。

3.1 Boost变换器电路原理

Boost变换器又叫升压变换器、并联开关电路或开关型升压稳压器[4]。线路如图3-4所示。

设开关动作周期为Ts, 接通时间为Ton, 关断时间为Toff, , 接通时间占空比为D。

从t=0到Ton=DTS期间, 其增益为

UD从t=Ton到TS的Toff期间, 其增益为

Boost型电路在ton期间, 电感电流iL的增加量∆iL1等于toff期间电感电流iL的减小量∆iL2, 即∆iL1=∆iL2。由式 (8) 和式 (9) 可得:

3.2 占空比计算

由于输出电压为

所以占空比为

3.3 储能电感1L和电容1C的设计计算

3.3.1电感L1的设计计算

(1) L1计算公式推导

关开管T导通, 二极管D截止, il线性上升时的增益为

其中fS为开关频率

开关管T阻断, 二极管D导通, il线性下降, 其增益为

fS为开关频率

电感电流iL的变化量∆iL为

Boost型电路中, 二极管D的电流平均值ID等于输出电流平均值Io。电感电流临界连续是二极管D的电流平均值ID为

因此, 电感电流连续的临界条件为的表达时代如此关系式中, 可得

(2) L1参数计算

由于整机效率为输出功率为开关频率为

所以输入功率为

电流为

考虑裕量 (2倍左右) , 承受的最大电流为I0 max=2×4=8A。电感为

因此, 选取电感的电感值为, 电流为I0 max=8A。

3.3.2 电容C1的设计计算

输出电压脉动∆Uo等于开关S导通期间电容向负载放电引起的电压变化量, 放电电流为Io。

由于要求电压纹波∆U0 U0≤3%, 故

考虑裕量 (2倍左右) , 承受的最大电压为UC1=2U0=2×315=630V所以, 选取电容的电容值为C1=16μF, 耐压值1630VCU=。

3.3.3 IGBT管和二极管的设计计算

通过T和D的电流最大值ITmax和IDmax与电感电流最大值ILmax相等, 即

考虑裕量 (2倍左右) , 承受的最大电流为2×12.5=25A, T和D截止时所承受的电压UT和UD均为输出电压U0, 即UT=UD=U0=315V考虑裕量 (3倍左右) , 承受的最大电压为:315×3=945V。

4 全桥逆变环节设计

4.1 全桥逆变的基本原理

图4为桥式变换器的主电路。桥对角的两个绝缘栅双极晶体管 (IGBT管) 作为一对, 成对的桥臂同时导通, 交替各导通180度[4]。

4.2 全桥逆变电路参数计算

4.2.1 IGBT管的选取

根据交流电网电压和IGBT额定电压关系, 因为交流电网电压为220V, 所以取IGBT的额定电压UCE为600V。流过IGBT的电流额定值IC可按下式估算:

4.2.2 二极管的选取

逆变电路中, 由于二极管和IGBT管的电压和电流几乎相等。所以选取二极管额定电压600V, 额定电流25A。

5 输出滤波环节的设计

LC滤波器的—般形式是一个由LC组成的无源网络, 其工作原理是串联的LC电路在基频下呈串联谐振状态。在理想状态下, 对基波不产生压降, 对高次谐波则是高阻抗, 抑制高次谐波电流[5]。滤波器截止频率fc通常在100-400Hz左右。所以选用200Hz。

由于额定负载电阻为

若取R=0.5RL=24.2Ω则可得

考虑裕量 (2倍左右) , 承受的最大电流为IL2=2×4.5=9A

考虑裕量 (2倍左右) , 承受的最大电压为UC2=2U1=2×220=440V

因此, 取电感的电感值为2L=20m H, 电流为IL2=9A;取电容的电容值为C2=33μF, 耐压值为UC2=440V。

5.1 输出滤波电感的计算

(1) 计算电感两端交流电压

(2) 计算电感的功率容量

(4) 匝数的计算

(5) 确定空气隙长度

(6) 校核电感量L

故实际气隙应大于0.11厘米。

(7) 确定导线直径

6 仿真模型的建立

前置DC/DC单管正激调压电路采用PWM控制方式。后置DC/AC全桥逆变电路采用SPWM控制方式控制IGBT的通断。采用专业仿真软件MatLab/Simulink对设计的斩波电路进行仿真分析。根据以上分析得出仿真电路模型如图5所示。

6.1 仿真波形图

(1) 阻性负载输出电压、电流波及THD图, 取额定阻性负载为48.4Ω:

(2) 感性负载时输出电压、电流波形图及THD频谱图

(1) 阻抗角为30度

(3) 容性负载时输出电压、电流波形图及THD频谱图

(1) 阻抗角为负30度

(2) 阻抗角为负90度

根据负载性质的不同, 分别对不同负载进行仿真。综合上述输出电压的仿真结果进行FFT分析, 电压的变化趋势和THD的变化趋势如图11和图12所示:

从图中可以看出, 正弦波逆变电路带阻性负载、感性负载时的输出电压比较稳定, THD保持在5%左右, 即阻抗角在0-30度的时候逆变电路可满足交流负载的要求;带容性负载时, 由于电容值的增大, 输出电压的变化率受到电容的抑制, 电压升压缓慢, 电压值有所下降;同时, 随着阻抗角的增大, THD随之增加, 即阻抗角在0-90度范围内时逆变电路不满足交流负载的要求。从图中不难看出, 带感性负载时逆变效率比较好。

结语

正弦波逆变技术在风力发电系统中已成为一个极其关键的技术, 它承担着将直流电调制成稳压稳频的交流电直接供给负载或安全并联到交流电网的任务。

本文设计的由IGBT组成的高频逆变器的主电路及控制电路, 并对电路参数进行了计算, 完成了单相正弦波逆变器的设计, 达到了本次设计的目的。从理论上来看, 本文设计的单相正弦波逆变器是切实可行的。但是, 由于没能将设计的硬件电路搭成实验平台, 进行实际测试, 因此不能发现本设计与实际装置存在的差距。

参考文献

[1]刘凤生, 曹彪.基于DSP风力发电逆变电源的研究[J].科学技术与工程, 2011.

[2]朱钊.小型离网风力发电系统逆变电源的研究与设计[D].华中科技大学, 2011.

[3]E.Koutroulis, J.Chatzakis, K.Kalaitzakis, N.C.Voulgaris.A bidirectional, sinusoidal, highfrequency inverter design.IEEE Proc-electr.Power Appl, Vol.148, No.4, July2001.

[4]王兆安, 黄俊.电力电子技术[M].北京:机械工业出版社, 2004 (1) .

13.风力发电场实习总结 篇十三

自去年7月份来公司报到后已经有一年了，根据公司对新进人员培训的安排要求要进行为期一年的实习培训，自此实习培训已经结束。在这一年里培训先后进行了安全生产的学习，发电厂事故案例分析的学习，运行跟班的实习，风电厂理论培训的学习，以及风电厂结构及维护的理论培训与跟班实习，培训内容由易到难，由理论到实际，覆盖面广，各个专业均有涉及。

《安全规程》的学习：培训的第一天公司领导就跟我们强调安全生产的重要性，“安全第一,预防为主,综合治理”的生产方针是公司一直着重强调的，并且通过培训师傅对一些真实违章事故的视频教学分析讲述使得我再一次认识到安全对于生产和生命的重要性；尤其是在后来的xx火电厂运行跟班实习中，我更是深刻认识到《安全规程》是无数电力人员经验总结、甚至是血的教训，是避免违规操作的基本依据，也是成为一名合格的电力工作人员的必要条件。

xx电厂熟悉电厂结构和运行跟班实习：对电厂的一次组成部分、二次保护、电气试验、倒闸操作等进行了更为细致的学习，涉及范围很广，要求各类专业知识都要了解，虽然xx电厂是火电厂，但在某些结构上风电厂和火电厂大同小异。不过总的来说风电厂结构要简单得多，少了锅炉、煤的运输带，但这并不代表我不需要了解。虽然在很多课程都有了一个笼统的学习，例如继电保护方面：学习了继电保护的基本原理和基本要求、电力系统发生故障时，继电保护的动作应具有选择性，灵敏性，快速性，可靠性这四种特性，通过这些特性，使得保护装置它快速、准确的切除故障部分，不影响非故障部分的继续运行，减少对广大用户的影响，避免电气设备遭到损坏，保护误操作情况下人员的安全，同时又通过自动重合闸装置保证了瞬间故障情况下的连续供电。但是对于某些专业更深一步的理解上确实有难度，比如对微机系统的很多原理不明白，二次保护方面还有些地方的理解不是很深刻等，这些内容都需要以后时间的磨练、知识的积累，循序渐进的进行学习。之后培训人员带领我们参观了电厂集控室，在这里我们了解到了运行人员的工作流程，认真学习了电厂的一次接线图，并且亲身体验了运行跟班的工作。运行人员的工作并不是想象的那么简单也不是那么有趣，相反工作的时候要紧盯屏幕，认真观察运行数据的变化，从而才能对生产状况及时的了解。

南京设备厂家南瑞熟悉设备和学习操作系统：在南京南瑞的培训时候，厂家人员给我们讲解了如何使用NSC300UX计算机监控系统和NSC681高压线路测控单元（组态）。为我们以后进入风电现场给风机进行调试打好基础，同时也能在将来风场投产后报表的制作、相关文件的导出和导入更加熟练，同时也能在此基础上大胆创新。

2MW风力发电机组的学习和去xxx风电场现场学习：我们以后工作的风电场是由两个风场组成，分别是xx和xx风电场，其中升压站在xx，两个风场共用一个升压站，经过升压至110kv然后送至xxx变电站。发电过程是风能使叶片转动，带动发电机转动发电，发电机发出690V的电压，通过箱变升高到35KV，通过输电电缆输送到35KV母线上，再通过主变升高到110KV，通过110KV母线输送出去。风电机组主要由风轮、机舱、塔架和基础等部分组成。风轮和机舱置于塔架顶端，机舱内包括主轴、增速器、发电机、机舱控制柜、偏航电机、液压泵、冷却水泵、润滑泵、高速轴刹车、偏航刹车等部件。并且牢记了W2000风机控制系统主流程中包括的十一种运行模式、三种停机流程和并网过程。在xxx风电场，工作人员给我们讲解了风电场的结构组成，并且带我们参观了集控室。

xx岛进行现场学习并跟随厂家进行调试：之前我们进行了对风电机组的理论学习，上岛后我们对风机进行实地教学，每天轮流安排人爬风机，并认真观察机舱中发电机、主轴、偏航电机、偏航刹车、润滑泵等部件的具体结构和位置，从实际出发更好的了解风机结构，这也是为了之后风机的静态调试和动态调试打下基础。多次爬上风机进入机舱后我熟悉了机舱内设备的布置情况，知道发电机、齿轮箱、冷却系统、液压系统、偏航系统等所在位置，知道各个润滑油泵所润滑的设备等等。熟悉了机舱控制柜内一些开关的作用。通过学习了解这些设备的情况和所在位置，为以后风机出现故障而能够迅速的找的故障所在位置。对于升压站，之前我们进行了理论学习，来到了现场我对照以前的学习的系统的接线图仔细观察现场实际接线，并且在各个厂家的现场解说中了解了主变各个部件的原理及作用以及六氟化硫的工作原理、以及在现场为我们示范如何操作开关等等，使我们更形象的了解升压站。

经过这为期一年的培训，自己逐渐掌握了正确的学习方法：电站系统特点就是发展比较快、理论性和工程性都比较强，涉及专业多，因此对于培训课程，需要听重点、记难点、重思路和方法；同时还要加强对现场设备的熟悉，以及对接线、运行方式等的了解。总之，在这几个月的培训过程中，我逐渐从对风电长运行与维护的懵懵懂懂到对风电场各个组成部分有所了解、掌握了一些实际操作能力。但自己没有太多实际操作的经验，对很多知识也只是一知半解，还需要在今后的学习中更加努力，开阔视野，对几种经常涉及的主要知识加强学习。同时要加强对我们风电场的各种技术图纸与设备型号的理论学习，多看书，多和同事们交流，互相学习，充分利用资源，继续充电，希望在正式上岗以后能以新的认识高度来从事以后的工作。

14.风力发电环境保护论文 篇十四

1风场道路施工

风电场的道路承载着风机大型设备运输之用，宽一般在6-8米，长度几十公里，无疑是对山区环境破坏最严重的一个项目，特别是植被的破坏和水土流失。一般形成1厘米表土腐殖质层需要200-400年时间，因此地表土是难以再生的宝贵资源。在道路修筑前召开专题会，制定具体施工措施，确定剥离厚度，保存和防护方案，回填方案。风场道路表土剥离量大且距离远，易采用“大分散”存放方式。再就是加大对施工队伍环保制度的宣传，增强参建队伍环境保护意识，加大刚性要求。开工时首先把地表土剥离，用推土机推至合适的存放地点，为减少表土运输费用，道路修筑过程中每隔一段选一个表土存放点，道路修筑过后，用机械把道路边坡夯实，再用存放的地表土覆盖，覆土时应适当压实，增加与边坡粘合力，避免顺坡向下滑移。一场雨水过后，地表土中遗留的种子就会发芽，春笋般的长满道路边坡，这样既保护了环境，又减少了水土流失，避免了工程建设对生态环境的破坏，关键是施工过程加强监督，加大对施工队伍的约束机制。

2集电线路施工

35kV集电线路是风场风机至升压站的电力传输线路，铁塔数量在几十到上百之间，分布在整个风电场，表土剥离易采用“小集中”存放方式。一基铁塔基础开挖面一般在十几个平方，且大多在山坡上，如措施不当施工时基坑开挖的地表土会随坡流放，对环境的破坏比较严重。所以施工前一定做好充足准备工作，购置塑料彩条布或薄膜，施工时把剥离的地表土存放在基础旁边的塑料薄膜上，做好防止流失的保护措施。等基础回填合格后，把地表土覆盖在上面压实，除露出的基础柱头外，铁塔下面生长出绿色的植物，这样保护了环境减少水土流失，铁塔和小草相映生辉，关键是加强验收，确保地表土的剥离、存放、覆盖落实到位。

3风机平台施工

风机平台是风机设备的吊装场地，一般在40*50米左右。以50MW风电场为例，单机容量1500kW的风电机组要33台，单机容量2000kW的风电机组要25台，由于风电机组数量多，占地面积大，分布广，对植被的破坏较严重。山区的地表土一般不足20厘米，很是珍贵，所以风机平台平整时首先确定平台几何尺寸，用推土机把地表土小心剥离，存放在机位旁边的.合适位置，以免影响风机吊装，风机基础回填合格，风机吊装完成后，把存放的地表土覆盖在风机平台，恢复植被，保护环境避免水土流失，让绿色的小草托起银色的风机，关键是加强对施工队伍的过程监管，避免地表熟土和生土混放。

4结束语

在我国大力开发风电，使之成为我国电力工业的一个方面军，不仅是能源开发的需要也是环境保护的需要。风力发电对环境的正面影响是不言而喻的。它不仅可以保护我们人类赖以生存的环境，也可以保护我们土地免受过渡开发的灾难。最可贵的是风电环境的负面影响非常有限。这可以使我们人类与自然界友好相处，真正实现可持续发展。但也不要顾此失彼，在发展风电的同时一定要保护好我们的生存环境，这是每个公民义不容辞的义务和责任，特别是我们的风电建设者们，不要因眼前的利益而忽视环境的保护，要严格遵守国家的法律法规，履行建设项目“环保三同时”制度，借用一句旅游用语送给山区风电建设者们，“风电投运后什么也别留下，只留下绿色”。