风力发电的发展及优势分析

风力发电的发展及优势分析（精选13篇）

1.风力发电的发展及优势分析 篇一

中金企信（北京）国际信息咨询有限公司—国统调查报告网

2013-2018年中国风力发电机齿轮箱市场分析及发展趋势研究预测报告

报告目录

第一章 世界风力发电机齿轮箱行业发展态势分析 第一节 世界风力发电机齿轮箱市场发展状况分析

一、世界风力发电机齿轮箱行业特点分析

二、世界风力发电机齿轮箱市场需求分析 第二节 世界风力发电机齿轮箱市场分析

一、世界风力发电机齿轮箱需求分析

二、世界风力发电机齿轮箱产销分析

三、中外风力发电机齿轮箱市场对比

四、世界风力发电机齿轮箱行业市场规模现状

五、世界风力发电机齿轮箱行业需求结构分析

六、世界风力发电机齿轮箱行业下游行业剖析

七、风力发电机齿轮箱行业世界重点需求客户

八、2013-2018年世界风力发电机齿轮箱行业市场前景展望 第三节 世界风力发电机齿轮箱行业供给分析

一、世界风力发电机齿轮箱行业生产规模现状

二、世界风力发电机齿轮箱行业产能规模分布

三、世界风力发电机齿轮箱行业技术现状剖析

四、世界风力发电机齿轮箱行业市场价格走势

五、风力发电机齿轮箱行业世界重点厂商分布

第二章 国内外风力发电机齿轮箱生产工艺及技术趋势研究 第一节 当前我国风力发电机齿轮箱技术发展现状 第二节 我国风力发电机齿轮箱产品技术成熟度分析

第三节 中外风力发电机齿轮箱技术差距及产生差距的主要原因分析 第四节 提高我国风力发电机齿轮箱技术的对策

第三章

我国风力发电机齿轮箱行业发展现状 第一节 我国风力发电机齿轮箱行业发展现状

一、风力发电机齿轮箱行业品牌发展现状

二、风力发电机齿轮箱行业需求市场现状

三、风力发电机齿轮箱市场需求层次分析

四、我国风力发电机齿轮箱市场走向分析

第二节 2008-2013年风力发电机齿轮箱行业发展情况分析 第三节 风力发电机齿轮箱行业运行分析

一、风力发电机齿轮箱行业产销运行分析

二、风力发电机齿轮箱行业利润情况分析

三、风力发电机齿轮箱行业发展周期分析

四、2013-2018年风力发电机齿轮箱行业发展机遇分析

五、2013-2018年风力发电机齿轮箱行业利润增速预测

网 址：

中金企信（北京）国际信息咨询有限公司—国统调查报告网

第四节 对中国风力发电机齿轮箱市场的分析及思考

一、风力发电机齿轮箱市场特点

二、风力发电机齿轮箱市场分析

三、风力发电机齿轮箱市场变化的方向

四、中国风力发电机齿轮箱产业发展的新思路

五、对中国风力发电机齿轮箱产业发展的思考

第四章

中国风力发电机齿轮箱市场运行态势剖析 第一节 中国风力发电机齿轮箱市场动态分析

一、风力发电机齿轮箱行业新动态

二、风力发电机齿轮箱主要品牌动态

三、风力发电机齿轮箱行业需求新动态

第二节 中国风力发电机齿轮箱市场运营格局分析

一、市场供给情况分析

二、市场需求情况分析

三、影响市场供需的因素分析

第三节 中国风力发电机齿轮箱市场进出口形式综述 第四节 中国风力发电机齿轮箱市场价格分析

一、热销品牌产品价格走势分析

二、影响价格的主要因素分析

第五章

2013-2018年中国各地区风力发电机齿轮箱行业运行状况分析及预测 第一节 华北地区风力发电机齿轮箱行业运行情况

一、2011-2012年华北地区风力发电机齿轮箱行业发展现状分析

二、2011-2013年华北地区风力发电机齿轮箱市场规模情况分析

三、2013-2018年华北地区风力发电机齿轮箱市场需求情况分析

四、2013-2018年华北地区风力发电机齿轮箱行业发展前景预测

五、2013-2018年华北地区风力发电机齿轮箱行业投资风险预测

第二节 2013-2018年华东地区风力发电机齿轮箱行业运行情况（同上下略）第三节 2013-2018年华南地区风力发电机齿轮箱行业运行情况 第四节 2013-2018年华中地区风力发电机齿轮箱行业运行情况 第五节 2013-2018年西南地区风力发电机齿轮箱行业运行情况 第六节 2013-2018年西北地区风力发电机齿轮箱行业运行情况 第七节 2013-2018年东北地区风力发电机齿轮箱行业运行情况

第六章 2011-2012年中国风力发电机齿轮箱进出口状况及预测分析 第一节 2009-2012年中国风力发电机齿轮箱进口情况分析

一、2009-2012年中国风力发电机齿轮箱进口量分析

二、2009-2012年中国风力发电机齿轮箱进口金额分析

第二节 2009-2012年中国风力发电机齿轮箱出口情况分析

一、2009-2012年中国风力发电机齿轮箱出口量分析

二、2009-2012年中国风力发电机齿轮箱出口金额分析 网 址：

中金企信（北京）国际信息咨询有限公司—国统调查报告网

第三节 2009-2012年中国风力发电机齿轮箱主要进出口国家和地区分析 第四节 2013-2018年中国风力发电机齿轮箱进出口预测分析

一、2013-2018年中国风力发电机齿轮箱进口预测分析

二、2013-2018年中国风力发电机齿轮箱出口预测分析

第七章

中国风力发电机齿轮箱行业市场分析 第一节 风力发电机齿轮箱市场需求分析

一、风力发电机齿轮箱市场的需求变化

二、风力发电机齿轮箱行业的需求情况分析

三、风力发电机齿轮箱品牌市场需求分析 第二节 风力发电机齿轮箱需求市场状况分析

一、风力发电机齿轮箱市场需求特点

二、风力发电机齿轮箱市场需求分析

三、风力发电机齿轮箱市场需求结构分析

四、风力发电机齿轮箱市场存在的问题

五、风力发电机齿轮箱市场的需求方向 第三节 主要应用的发展趋势

第八章

我国风力发电机齿轮箱行业市场调查分析

第一节 2011-2012年我国风力发电机齿轮箱市场调查分析

一、主要观点

二、市场结构分析

三、价格走势分析

四、厂商分析

第二节 2011-2012年中国风力发电机齿轮箱用户调查分析

一、整体市场关注度

二、品牌关注度格局

三、产品关注度调查

四、不同价位关注度

第九章

风力发电机齿轮箱行业上下游产业分析 第一节 上游产业分析

一、发展现状

二、发展趋势预测

三、行业新动态及其对风力发电机齿轮箱行业的影响

四、行业竞争状况及其对风力发电机齿轮箱行业的意义 第二节 下游产业分析

一、发展现状

二、发展趋势预测

三、市场现状分析

四、行业新动态及其对风力发电机齿轮箱行业的影响

五、行业竞争状况及其对风力发电机齿轮箱行业的意义

网 址：

中金企信（北京）国际信息咨询有限公司—国统调查报告网

第十章

风力发电机齿轮箱行业竞争格局分析 第一节 行业竞争结构分析

一、现有企业间竞争

二、潜在进入者分析

三、替代品威胁分析

四、供应商议价能力分析

五、客户议价能力分析 第二节 行业集中度分析

一、市场集中度分析

二、企业集中度分析

三、区域集中度分析

第三节 中国风力发电机齿轮箱行业竞争格局综述

一、2011-2013年风力发电机齿轮箱行业集中度

二、2011-2013年风力发电机齿轮箱行业竞争程度

三、2011-2013年风力发电机齿轮箱企业与品牌数量

四、2011-2013年风力发电机齿轮箱行业竞争格局分析 第四节 风力发电机齿轮箱行业竞争格局分析

一、国内外风力发电机齿轮箱行业竞争分析

二、我国风力发电机齿轮箱市场竞争分析

第十一章

风力发电机齿轮箱企业竞争策略分析 第一节 风力发电机齿轮箱市场竞争策略分析

一、风力发电机齿轮箱市场增长潜力分析

二、风力发电机齿轮箱主要潜力品种分析

三、现有风力发电机齿轮箱市场竞争策略分析

四、潜力风力发电机齿轮箱竞争策略选择

五、典型企业产品竞争策略分析

第二节 风力发电机齿轮箱企业竞争策略分析

一、后危机对风力发电机齿轮箱行业竞争格局的影响

二、后危机后风力发电机齿轮箱行业竞争格局的变化

三、2013-2018年我国风力发电机齿轮箱市场竞争趋势

四、2013-2018年风力发电机齿轮箱行业竞争格局展望

五、2013-2018年风力发电机齿轮箱行业竞争策略分析 第三节 风力发电机齿轮箱行业发展机会分析 第四节 风力发电机齿轮箱行业发展风险分析

第十二章

风力发电机齿轮箱行业发展趋势分析 第一节 我国风力发电机齿轮箱行业前景与机遇分析

一、我国风力发电机齿轮箱行业发展前景

二、我国风力发电机齿轮箱发展机遇分析

三、风力发电机齿轮箱的发展机遇分析

网 址：

中金企信（北京）国际信息咨询有限公司—国统调查报告网

第二节 2013-2018年中国风力发电机齿轮箱市场趋势分析

一、风力发电机齿轮箱市场趋势总结

二、2013-2018年风力发电机齿轮箱行业发展趋势分析

三、2013-2018年风力发电机齿轮箱市场发展空间

四、2013-2018年风力发电机齿轮箱产业政策趋向

五、2013-2018年风力发电机齿轮箱行业技术革新趋势

六、2013-2018年风力发电机齿轮箱价格走势分析

七、2013-2018年国际环境对风力发电机齿轮箱行业的影响

第十三章

风力发电机齿轮箱行业发展趋势与投资战略研究 第一节 风力发电机齿轮箱市场发展潜力分析

一、市场空间广阔

二、竞争格局变化

三、高科技应用带来新生机

第二节 风力发电机齿轮箱行业发展趋势分析

一、品牌格局趋势

二、渠道分布趋势

三、需求趋势分析

第三节 风力发电机齿轮箱行业发展战略研究

一、战略综合规划

二、技术开发战略

三、业务组合战略

四、区域战略规划

五、产业战略规划

六、营销品牌战略

七、竞争战略规划

第四节 对我国风力发电机齿轮箱品牌的战略思考

一、企业品牌的重要性

二、风力发电机齿轮箱实施品牌战略的意义

三、风力发电机齿轮箱企业品牌的现状分析

四、我国风力发电机齿轮箱企业的品牌战略

五、风力发电机齿轮箱品牌战略管理的策略

第十四章

2013-2018年风力发电机齿轮箱行业发展预测 第一节 未来风力发电机齿轮箱需求与需求预测

一、2013-2018年风力发电机齿轮箱产品需求预测

二、2013-2018年风力发电机齿轮箱市场规模预测

三、2013-2018年风力发电机齿轮箱行业总产值预测

四、2013-2018年风力发电机齿轮箱行业销售收入预测

五、2013-2018年风力发电机齿轮箱行业总资产预测

第二节 2013-2018年中国风力发电机齿轮箱行业供需预测

一、2008-2012年中国风力发电机齿轮箱供给预测

网 址：

中金企信（北京）国际信息咨询有限公司—国统调查报告网

二、2013-2018年中国风力发电机齿轮箱产量预测

三、2013-2018年中国风力发电机齿轮箱需求预测

四、2013-2018年中国风力发电机齿轮箱供需平衡预测

五、2013-2018年中国风力发电机齿轮箱产品价格预测

六、2013-2018年主要风力发电机齿轮箱产品进出口预测 第三节 影响风力发电机齿轮箱行业发展的主要因素

一、2013-2018年影响风力发电机齿轮箱行业运行的有利因素分析

二、2013-2018年影响风力发电机齿轮箱行业运行的稳定因素分析

三、2013-2018年影响风力发电机齿轮箱行业运行的不利因素分析

四、2013-2018年我国风力发电机齿轮箱行业发展面临的挑战分析

五、2013-2018年我国风力发电机齿轮箱行业发展面临的机遇分析 第四节 风力发电机齿轮箱行业投资风险及控制策略分析

一、2013-2018年风力发电机齿轮箱行业市场风险及控制策略

二、2013-2018年风力发电机齿轮箱行业政策风险及控制策略

三、2013-2018年风力发电机齿轮箱行业经营风险及控制策略

四、2013-2018年风力发电机齿轮箱行业技术风险及控制策略

五、2013-2018年风力发电机齿轮箱行业同业竞争风险及控制策略

六、2013-2018年风力发电机齿轮箱行业其他风险及控制策略

附表略……

网 址：

2.风力发电的发展及优势分析 篇二

关键词：采风,桨叶,效率,自动化

当前风电技术正在蓬勃发展, 多种风电机构应运而生, 它们各有优缺点。通过比较自动化水平、结构、效率、造价、维修保养各个环节的成本, 对4种相当能级和耗材的风电机构进行探讨, 比如NWT12型3桨叶风力发电机。通过比较得出改进方案, 从形体、结构、效率、使用、安装、维护、性能、寿命、造价、简捷性和先进性加以分析, 寻求较优方式, 推动风力发电设备的进步。

1.3叉桨叶式风电机构

3叉桨叶式风电机构, 中心高达50m, 其最大回环直径达40多米, 主架为空心钢筒, 平均直径≥2m, 形体庞大笨重, 耗材多运输不便, 采风效率低而不经济, 根据微积分原理, 适当角度时半径越大迎风面积越大处产生转矩越大, 从此点而言, 其采风结构欠合理, 因而效益较差。单台在4级风时, 平均2圈/min, 一圈可发电0.1k W·h, 即一分钟发电0.2k W·h (能力大约12k W) 。机构造价约35万元, 一年按300个工作日计, 约6年可收回成本, 工作寿命约10年, 因机构庞大, 安装检修保养困难较多。

2.16扇形叶片桨叶式动力机构

16扇形叶片桨叶式动力机构。主体机架用正三角形横截面桁架制作, 桨叶旋转中心高度约20m, 桨叶回转直径<15m, 桨叶角度形状合理化, 其迎风角度可随风力自动调整, 桨叶自动调角装置是一个壳外径一米内有类似活塞的与发电机主轴同轴线的配合体, 活塞外表面有弧槽, 其在电动机带动的丝杠牵引下推进拉出, 以使嵌在槽中的桨叶杆头摆向, 电动机在所发电自动跟踪电控系统实现正反转调整, 使所发电时刻处于最佳状态。采能方式有所改进, 结构形态趋小轻便, 但自动调整机构使整体复杂化, 形式大小可随意设定。桨叶呈扇形, 全覆盖整圆, 风叶回转半径7.4m, 空气密度1.293kg/m3, 桨叶一直以最佳迎风角工作, 若风电转换效率取0.25, 风速10m/s, 则风力机构功率, 约14k W。发电效力高于三叉式, 但调角机构复杂化使保养维修量较大, 关键部位须时常加油脂, 不同季节选用不同粘度的润滑油脂, 风大时功率>40k W时应把桨叶角调到最大以过风防止破坏, 电控设计应考虑到, 桨叶材料采用强度高、韧性大、抗疲劳、抗腐蚀、抗热变形及冷脆性强、抗鸡蛋大冰雹的化学合成塑胶, 16个桨叶顶沿中点以直径40mm高强度材料大圈活孔贯穿相连。整体面风角度亦自动调整。但总体寿命短, 但耗材少, 易安装运输, 造价约30万元。一般在4级风力下2.3圈/min, 一圈发电量为0.1k W·h, 则每分钟发电0.23k W·h (能力大约14k W) , 6年可收回成本, 但事故率较高, 每年涂防锈漆一次, 寿命8年。

3.马蹄形集风筒16扇形桨叶全自动调叶角式

马蹄形集风筒16扇形桨叶全自动调叶角式风电机构是16叶型外围改进型, 前部外围加一个马蹄形广口集风筒, 约两倍面积广口随桁架机体自动调向收集来风, 风筒分3瓣对接, 顶上开缝螺丝紧定, 下部开1100mm×1100mm吊装检修窗, 合页连接。广口边设100mm高折边, 仍以正三角机架托起主体机构, 机架桁架尽量以配套螺丝铆接, 整体可抗10级以下风力。一般在4级风力下4圈/min, 一圈发电0.1k W·h (能力约24k W) , 每分钟0.4k W·h, 形体小, 但结构较复杂, 安装检修方便, 电控系统亦复杂, 可采用PLC或CNC以及简易低层次自动控制系统, 单台造价稍高约35万元, 4年可收回建设成本, 由于桨叶时刻处于自动调整状态, 桨叶自动调向机构故障率高, 检修量较大, 每年涂防锈漆一次, 寿命8年, 由于采风率高, 工作范围较宽, 有独到的优点。

4.鼠笼式立桨外加折页风电动力机构

鼠笼式立桨外加折页风电动力机构的采风机构形式最优, 效率高, 桨叶迎风横面为凹正三角形, 风叶与中心支柱垂直地面排布, 背风面为60°尖角, 桨叶及折页材料用化学合成塑胶制作, 重量轻。结构形式如图1所示。桨叶回转直径≤10m, 结构合理, 不用调角, 简单而自动化程度高, 自动保护性好。加上迎风折页加强采风, 总体性能可靠、故障率低、寿命长, 不忌雨雪风向, 安装检修方便。4级风下5圈/min, 每圈发电按0.1k W·h计, 一分钟可发电0.5k W·h (能力约30k W) , 且造价低, 使用方便可靠, 约25万元, 不到3年可收回成本, 但钢架结构须每年刷防锈漆保养一次, 轴承等关键部位要适时加润滑脂。由于转速越大, 每圈功率和发电量越大, 优势更多。本机构中层与上下层设斜杆拉撑杆以增加风笼构架强度, 主要构件采用螺栓连接, 以方便运输, 上轴管重叠轴承上部以连续焊接8mm×30mm卡圈一个。直径60mm通孔穿调质处理的45#钢销。借助其他成熟发电变配电技术, 寿命可达10年以上, 采风范围宽, 适应面广, 质量通病少, 安装技术组织措施简便易行投资省, 见效快, 安全可靠性高, 季节性影响小, 宜于推广。若在迎风口边再设侧斜集风板和隐风板协助用风则效果更佳。4种风电机构动力形式基本性能曲线见图2。

3.我国风力发电现状及技术发展 篇三

可再生能源的开发利用，特别是对风能的开发利用，已受到世界各国的高度重视。我国风能储量很大且分布很广，开发利用潜力巨大。本文通过分析我国风力发电现状，找出存在的问题，对风力发电的技术发展提出建议。

一、我国风力发电的现状

十九世纪九十年代丹麦出现首个现代风力发电机。而直到上世纪八十年代，风力发电机组的电气控制才得以实现，不过在这一时期的产品中，模拟电子器件仍然被大规模应用。信息技术的快速发展，在上世纪八十年代中后期催生了基于微处理器的风力发电机组电力控制系统，并在进入九十年代之后得到了大规模的应用和推广。九十年代中后期，基于单板机的电气控制系统和基于单片机的微机控制开始成为风力发电机组电气控制的核心部件。

我国国内针对风力发现所展开的实践探索开始于上世纪五十年代。而二十世纪八十年代中期首次引入55kw容量等级风电机组并将其投入商业应用之后的二十多年发展过程中，我国当前的风电市场已经初步成熟。根据相关部门提供的统计数据显示，截止到2009年底，我风电总装机容量已经位居世界第二位，达到惊人的2601万kw，而这一数字在2010年已经达到了44733.29万kw。从这一数值的变化情况我们可以发现，我国的风力发电市场有着巨大的潜力。

从技术发展的角度分析我们可以发现，我国市場经济环境下，风电企业经历了从单纯引进外国技术到本土化革新再到自主创新的三个阶段之后，当前已经有了基本的技术积累。尤其是兆瓦级机组在国内市场中的普及，更是标志着我国自主研发能力已经进入了全新的阶段。当前，我国风电机组企业已经基本占领国内市场，并积极主动的向国际市场挺进，但是包括主轴在内的高技术含量部件仍然大规模依靠进口。基于上述情况，我国风电装备制造业有必要从自身的实际情况出发，进一步突进自主创新，加大核心技术攻关的投入。

二、风力发电的技术发展

风电技术涉及包括电机学、力学、材料学在内多诸多学科的工程项目。当前针对风电技术的研究主要集中在机组大型化、控制策略优化等诸多领域。

（一）风力发电机组机型及容量的发展

提高设备可靠性和效率是当前风电技术发展过程中的核心问题。而单机容量的大型化发展，是当前提升风能利用率的主要途径。上世纪八十年代中期开始在市场中的大规模出现55kW容量等级的风电机组到今天的兆瓦级机组成为市场中的主流产品，国内兆瓦级风电机组的装机容量相对于国际先进水平来说还有一定差距。

（二）风力发电机组控制技术的发展

控制技术之所以成为当前阶段风电机组的核心技术，主要是因为：

1）风力发电过程中对发电质量影响最大的风速受到多种因素的影响，因此风力发电具有一定的不可控性，所提供的电能在稳定性方面也存在一定的不足。2）通常大型风力发电机组所使用的叶片尺寸在60m～100m之间，这是保证发电效率的必然选择，但是风轮必然具有巨大的转动惯量。3）控制技术在风力发电机组的入网和脱网以及后续的故障检修方面都有巨大的应用价值。

基于上述情况。当前国内外大量专家学者都致力于对风力发电的控制技术和控制系统的研究，而这些研究对于保障风能资源的有效利用显然是具有重要的现实意义。值得注意的是，当前智能化控制已经成为研究的前沿方向和主要流派。

作为近年来新发展的一种风力发电系统，变速恒频风力发电机组在实际的应用过程中，由于其转速不受发电机输出功率的限制而有着较为良好的性能表现。相对于市场中较为常见的恒速风电机组来说，具有如下几方面的优势：低风速时能够跟踪风速变化，在运行中保持最佳叶尖速比以获得最大风能;高风速时利用风轮转速的变化调节风力机桨距角，在保证风电机组安全稳定运行的同时，使输出功率更加平稳。变速恒频风力发电机组通过励磁控制和变桨距调节来实现最佳运行状态。变桨距是根据风速和发电机转速来调整叶片桨距角，从而控制发电机输出功率，由传动齿轮箱、伺服电机和驱动控制单元组成。

（三）风力发电机组控制策略的发展

作为一种典型的密度低、稳定性较差的可再生能源，风能在实际的利用过程中，风速、风向等多种因素的变化都将会对其发电性能产生严重的波动。尤其是风力机叶片攻角在风速和风向变化的过程中不断随之变化，客观上导致了叶尖速比难以长期保持在最优值上，而同样的，这也同样会导致发电效率的巨大波动，如果没有相应的处理，必然对电能的质量和计入电网的整体稳定性产生不同程度的负面影响。这里指的强调的是，在一些小型电网中，风机发电的不稳定性对于整个电网的稳定性所具有的影响能力是非常巨大爱的。柔性部件的应用是当前阶段风电发电机组中降低内部机械应力的有效途径，不过在实际的应用过程中，这种方式也同样在客观上增加了机组的整体复杂性，为其设计和后续的维修养护带来了巨大的难度。当前阶段针对风力发电机组的控制策略研究主要是围绕现代控制方法和数学模型为基础的传统方法这两种方法展开的。其中线性控制方法是传统控制方法中的主流内容，主要是通过对电机电磁转矩的调整来最大限度的让叶尖速比处于最优值，并以此为基础来提升风能资源的利用效率。但是传统方法在快速变化的风速中所能够起到的调节作用具有明显的滞后性特征，同时已线形特征为基础的数学模型计算方法由于不确定因素过多，因此在我国内陆很多非线性较为严重的风电系统中的应用难以取得理想的效果。

而现代控制方法在实际的应用过程中则效果相对良好。包括鲁棒控制、智能控制在内的现代智控制方法由于相应快速、系统参数敏感度较低、设计简单等特点而得到了广泛的应用。其中。鲁棒控制在实际的应用过程中能够较好的处理多变量问题，对于很多干扰较强的风力发电系统能够提供强大的控制能力。而模糊控制作为当前一种应用较为广泛的智能控制方法，在实际的应用过程中最大的特点是将传统的专家意见和原有的经验转变成语言规则，并以此为基础来对风电机组进行控制，这种方法由于对被控制对象的数学模型的依赖性较低，因此在非线性因素影响的克服方面表现非常出色，也同样因为如此而得到了越来越多风电人的关注和重视。人工神经网络技术在实际的应用过程中，实际上是通过对人脑神经网络特征的模拟来形成若干拓扑结构的神经网络，本身具有较好的学习性，因此在风力机的低风速节距控制方面的应用有着较好的效果。

4.风力发电的发展及优势分析 篇四

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。

5.风力发电的发展及优势分析 篇五

2月，我国国家立法机关通过了《可再生能源法》，明确指出风能、太阳能、水能、生物质能及海洋能等为可再生能源，确立了可再生能源开发利用在能源发展中的优先地位。12月，我国政府向世界承诺到单位国内生产总值二氧化碳排放比20下降40%~45%，把应对气和变化纳入经济社会发展规划，大力发展包括风电在内的可再生能源与核能，争取到20非化石能源占一次能源消费比重达到15%左右。随着新能源产业成为国家战略新兴产业规划的出台，风电产业迅猛发展，有望成为我国国民经济增长的一个新亮点。

我国自上世纪80年代中期引进55kW容量等级的风电机投入商业化运行开始，经过二十几年的发展，我国的风电市场已经获得了长足的发展。到20底，我国风电总装机容量达到2601万kW，位居世界第二，年新增装机容量1300万kW，占世界新增装机容量的36%，居世界首位[1,2]。可以看出，我国风电产业正步入一个跨越式发展的阶段，预计我国累计装机容量有望突破4000万kW。

从技术发展上来说，我国风电企业经过“引进技术—消化吸收—自主创新”的三步策略也日益发展壮大。随着国内5WM容量等级风电产品的相继下线，以及国内兆瓦级机组在风电市场的普及，标志我国已具备兆瓦级风机的自主研发能力。同时，我国风电装备制造业的产业集中度进一步提高，国产机组的`国内市场份额逐年提高。目前我国风电机组整机制造业和关键零部件配套企业已能已能基本满足国内风电发展需求，但是像变流器、主轴轴承等一些技术要求较高的部件仍需大量进口。因此，我国风电装备制造业必须增强技术上的自主创新，加强风电核心技术攻关，尤其是加强风电关键设备和技术的攻关。

6.风力发电机组定期维护应用分析 篇六

程学文黄太林

（中国大唐集团新能源股份有限公司北京检修分公司内蒙古赤峰市邮编：024000）

摘要：在风电场中，风力发电机组的定期维护对降低风电机组的故障发生率以及提高风电机组的发电量起到了重要作用。主要介绍风电机组定期维护的意义及生产中的重要作用。关键词：风电机组定期维护日常维护

Abstract：

Keyword：

前言

风力发电机组是集电气、机械、空气动力学等各学科于一体的综合产品，各部分紧密联系，息息相关。风力发电机定期维护的好坏直接影响到发电量的多少和经济效益的高低；风力发电机本身性能的好坏，也要通过维护检修来保持，维护工作及时有效可以发现故障隐患，减少故障的发生，提高风机效率。

一、风电机组检修维护

电变桨风电机组变桨系统

相对于液压驱动变桨系统，电动变桨系统在国内应用较多，国内渠道培养及发展的时间也较长，可选择度也较大。由于电动行业在国内发展较好，各部件的国产化率较高，但在高可靠性、高稳定性的部件上进口产品仍居主导位置。

图1 电动变桨系统

在风机变桨机构上采用3个变桨电机实现三支叶片同步变桨和单只叶片的独立变桨。在维护方面不存在漏油隐患，但是变桨角度要求精度较液压变桨较高，因此当某一个变桨电机与其他两个电机变桨角度偏差到达一定范围内时触发故障，相对增加了变桨系统故障率的提高：那么为降低此类故障的发生次数是可以在定检维护中来实现的；因为引发此类故障的原因一般有两种：

1、总站发出变桨信号后会通过中转站（变桨滑环）传送到每一个变桨控制器，由于在风机正常运行时滑环是不断旋转的，在长期的旋转过程中会导致滑环滑道内产生杂物进而干扰电信号的传输，导致变桨信号错误。

2、长期运行变桨齿圈上有较多附着物，当变桨时会对电机产生阻力，导致三个变桨控制器采集到的变桨信号不一致而报故障。对于以上两种情况解决办法为：除了正常的消缺外，应该在每次风机的定期维护中对滑环进行检查，必要时应将滑环拆卸进行滑道清理。还应在定检中对变桨齿圈上的杂物等进行清理，并进行涂抹足够油脂润滑齿圈，可有效降低风机故障率。

液压变桨风电机组变桨系统

液压变桨控制系统具有强大的驱动力、紧凑型结构、分布式信息指令、高动态性能、长使用寿命以及高可靠性等特点。

图2 液压变桨系统

液压系统的可靠性，在很大程度上取决于液压系统密封的设计和密封件的选择，由于设计中密封结构选用不合理，密封件的选用不合乎规范，在设计中没有考虑到液压油与密封材料的相容型式、负载情况、极限压力、工作速度大

小、环境温度的变化等。这些都在不同程度上直接或间接造成液压系统泄漏。另外，由于工程机械的使用环境中具有尘埃和杂质，所以在设计中要选用合适的防尘密封，避免尘埃等污物进入系统破坏密封、污染油液，从而产生泄漏。密封件是由耐油橡胶等材料制成，由于长时间的使用发生老化、龟裂、损伤等都会引起系统泄漏。如果零件在工作过程中受碰撞而损伤，会划伤密封元件，从而造成泄漏。为避免油液的泄漏在定期维护中应加强对液压系统各个阀体、连接管路等进行仔细排查，对发现的问题及时得到解决。同时在常规缺陷处理过程中也应对这些部分进行详细检查。

以下表格是两种不同变桨技术的优劣比较

从上表可以看出在基本功能上，两种变桨系统没有实质性的差距，二者几乎一致。在细节方面还是各有利弊的。但总体上来说液压变桨技术从整体构成上来看比电动变桨技术要略微简洁一些。液压变桨技术可以将液压刹车功能整合在同一个液压系统中来实现这个分支功能。而电动变桨技术还要配置额外的液压制动系统来实现这一分支功能。

二、风机维护可分为定期检修和日常排故维护两种方式。

定期的维护保养可以让设备保持最佳期的状态，并延长风机的使用寿命。定期检修维护工作的主要内容有：风机联接件之间的螺栓力矩检查（包括电气连接），各传动部件之间的润滑和各项功能测试。定期维护的功能测试主要有超速测试，紧急停机测试，液压系统各元件定值测试，振动开关测试，扭缆开关测试。还可以对控制器的极限定值进行一些常规测试。定期维护除以上三大项以外，还要检查液压油位，各传感器有无损坏，传感器的电源是否可靠工作，闸片及闸盘的磨损情况等方面。风机在正常运行中时，各联接部件的螺栓长期运行在各种振动的合力当中，极易使其松动，为了不使其在松动后导致局部螺栓受力不均而断裂，我们必须定期对其进行螺栓力矩的检查。在环境温度低于-5℃时，应使其力矩下降到额定力矩的80%进行紧固，并在温度高于-5℃后进行复查。我们一般对螺栓的紧固检查都安排在无风或风小的夏季，以避开风机的高出力季节。风机的润滑系统主要有稀油润滑（或称矿物油润滑）和干油润滑（或称润滑脂润滑）两种方式。风机的齿轮箱和偏航减速齿轮箱采用的是稀油润滑方式，其维护方法是补加和采样化验，若化验结果表明该润滑油已无法再使用，则进行更换。干油润滑部件有发电机轴承，偏航轴承，偏航齿等。这些部件由于运行温度较高，极易变质，导致轴承磨损，定期维护时，必须每次都对其进行补加。另外，发电机轴承的补加剂量一定要按要求数量加入，不可过多，防止太多后挤入电机绕组，使电机烧坏。

风机在运行当中，也会出现一些故障必须我们到现场处理，这样我们就可顺便进行一下常规维护。首先要仔细观察风机内的安全平台和梯子是否牢固，有无连接螺栓松动，控制柜内有无糊味，电缆线有无位移，夹板是否松动，扭缆传感器是否损坏，偏航齿的润滑是否足够，偏航齿轮箱、液压油及齿轮箱油位是否正常，液压站的表计压力是否正常，转动部件与旋转部件之间有无磨损，看各油管接头有无渗漏，齿轮油及液压油的滤清器的指示是否在正常位置等。第二是听，听一下控制柜里是否有放电的声音，有声音就可能是有接线端子松动，或接触不良，须仔细检查，听偏航时的声音是否正常，有无干磨的声响，听发电机轴承有无异响，听齿轮箱有无异响，听闸盘与闸垫之间有无异响，听

叶片的切风声音是否正常。第三，清理干净自己的工作现场，并将液压站各元件及管接头擦净，以便于今后观察有无泄漏。

虽然上述的常规维护项目并不是很完全，但我们只要每次都能做到认真、仔细，一定能防止出现故障隐患，提高设备的完好率和可利用率。要想运行维护好风力发电机组，在平时还要对风机相关理论知识进行深入地研究和学习，认真做好各种维护记录并存档，对库存的备件进行定时清点，对各类风机的多发性故障进行深入细致分析，并力求对其做出有效预防。只有防患于未然，才是我们运行维护的最高境界。

参考文献：

[1]祁和生.中国2007-2008风能行业发展报告(上)[J].风能设备,2008(12)

[2]祁和生.中国2007-2008风能行业发展报告(中)[J].风能设备,2009(1)

[3]祁和生.中国2007-2008风能行业发展报告(下)[J].风能设备,2009(2)

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.风力发电的研究 篇八

《新能源发电》课 程 设 计

题目：风力发电技术

学习中心：河南许昌奥鹏学习中心【14】层次：专升本

专业：电气工程及其自动化

年级：2011年秋 季

学号：20110804076

3学生：陈懿凡

辅导教师：康永红

完成日期：2013 年08月30日

一、风力发电的现状

能源、环境问题是当今人类生存和发展所面临的关键问题。常规能源以煤、石油、天然气为主，不仅资源有限，而且会造成严重的环境污染。因此，对可再生能源的开发与利用，已受到世界各国的高度重视。“开发与利用可再生能源，改善能源结构，减排温室气体，保护环境”已成为世界共识。一场世界性的开发与利用新能源的浪潮已经到来。新能源与可再生能源包括水能、太阳能、风能、地热能和海洋能等，它们在消耗之后还可以得到恢复和补充，不会污染环境。其中，人类对风能的利用已有上千年的历史。地球上可利用的风能为106MW，是可利用的水能的10 倍以上。在可再生能源中，风能是一种非常可观的、有前途的能源。风力发电（简称风电）作为一种绿色电力，受到人们广泛的关注。它具有资源蕴藏量巨大、可再生、无污染、占地少、周期短等优点，但是风电也存在着风能利用率低以及具有随机性、不稳定和分布不均匀性等缺陷。

1.国外风力发电发展现状

2012 年新增风电装机容量最多的10 个国家占世界风电装机的87%。与2007 年相比，美国保持第1 名，中国超过西班牙从第3 名上升到第2 名，印度超过德国和西班牙从第5名升至第3 名，前3 名的国家合计新增装机容量占全世界的60%。

根据世界风能协会的统计，2012 年全世界风电装机容量新增约2726 万kW，增长率约为29%。累计达到1.21 亿kW，增长率为42%，突破1 亿kW 大关。风电总量为2600 亿kWh，占全世界总电量的比例从2000 年的0.25%增加到2012 年的1.5%。

尽管风电的发展仍然存在着很多困难，如电网适应能力、风能资源、海上风电发展等，但相比于常规能源，经济性优势逐步凸显，世界各国都对风电发展充满了信心。例如，欧美都公布了2030 年风电满足20%甚至更多电力需求的宏大目标，这也为全球风电的长期发展定下了基调。从国际能源署（IEA）2012 年颁布的《2050 年能源技术情景》判断，2012-2050年，全球风电平均每年增加7000 万千瓦，风电将成为一个庞大的新兴电力市场。

2.国内风力发电发展现状

我国是世界上风力资源占有率最高的国家之一，同时也是世界上最早利用风能的国家之一。据资料统计，我国10 m 高度层风能资源总量为3226GW，其

中陆上可开采风能总量为253GW，加上海上风力资源，我国可利用风力资源约为1000GW。如果风力资源开发率可达到60%，仅风电一项就可支撑我国目前的全部电力需求。我国利用风电起步较晚，和世界上风电发达国家如德国、美国、西班牙等相比还有很大差距。风电是20 世纪80 年代开始迅速发展起来的，初期研制的风机主要是1kW、10kW、55kW、220kW 等小型风电机组，后期开始研发可充电型风电机组，并在海岛和风场广泛应用。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，我国风机装机总量已达6.05 GW，年发电量占全国发电量的0.8%左右，比2000 年风电发电量增加近10 倍。2012 年一年新增风电装机容量625 万千瓦，比过去20年累计的总量还多，新增装机增长率约为89%。累计风电装机容量约1215 万千瓦，占全国装机总量的1.5%，累计装机增长率为106%。风电装机主要分布在24 个省，比2007 年增加了重庆、云南和江西三个省。2006 至2012 年风电增长状况。

中国政府为了推动并网风电的商业化发展，国家发改委明确提出我国风电发展的规划目标：2005 年全国风电装机总量达到100 万千瓦，2012 年全国风电装机总量达到400 万千瓦，2015 年全国风电装机总量达到1000 万千瓦，2020 年全国风电装机总量达到2000 万千瓦，占全国总装机容量的2%左右。可以预计，中国即将成为世界风电发展令人瞩目的国家之一。

二、风力发电机的优缺点

要比较风力发电机的优缺点首先要对其类型进行了解。由于风力发电机类型的不同。不同风电机组的工作原理、数学模型都不相同，因此分析方法也有所差异。目前国内风电机组的主要机型有3种，每种机型都有其特点。

1.异步风力发电机

国内已运行风电场大部分机组是异步风电发电机。主要特点是结构简单、运行可靠、价格便宜。这种发电机组为定速恒频机沮，运行中转速基本不变，风力发电机组运行在风能转换最佳状态下的几率比较小，因而发电能力比新型机组低。同时运行中需要从电力系统中吸收无功功率。为满足电网对风电场功率因数的要求，多采用在机端并联补偿电容器的方法，其补偿策略是异步发电机配有若干组固定容量的电容器。

由于风速大小随气候环境变化，驱动发电机的风力机不可能经常在额定风速下运行，为了充分利用低风速时的风能，增加全年的发电量，近年广泛应用双速异步发电机。这种双速异步发电机可以改变极对数，有大、小电机2种运行方式。

2.双馈异步风力发电机

国内还有一些风电场选用双馈异步风力发电机，大多来源于国外，价格较贵。这种机型称为变速恒频发电系统，其风力机可以变速运行，运行速度能在一个较宽的范围内调节，使风机风能利用系数Cp得到优化,获得高的利用效率；可以实现发电机较平滑的电功率输出；发电机本身不需要另外附加无功补偿设备，可实现功率因数在一定范围内的调节，例如功率因数从领先0.95调节到滞后0.95范围内，因而具有调节无功功率出力的能力。

3.直驱式交流永磁同步发电机

大型风力发电机组在实际运行中，齿轮箱是故障较高的部件。采用无齿轮箱结构能大大提高风电机组的可靠性，降低故障率，提高风电机组的寿命。目前国内有风电场使用了直驱式交流永磁同步发电机，运行时全部功率经A-D-A变换，接入电力系统并网运行。与其他机型比较，需考虑谐波治理问题。

三、风力发电的控制技术

风力发电机组控制系统是风力发电机的核心系统，因此研究控制技术具有重要的现实意义，可靠保证了风力发电机组的经济、安全并网运行。下面对风力发电机组控制技术及相关软件改进进行系统地阐述。

风力发电机组控制系统由本体系统和电控（总体控制）系统组成，本体系统包括空气动力学系统、发电机系统、变流系统及其附属结构；电控系统由不同的模块构成，主模块包括变桨控制、偏航控制、变流控制等，辅助模块则包括通讯、监控、健康管理控制等。而且，在本体系统与电控系统间实现系统的联系及信号的变换。例如，空气动力系统的桨距由变桨控制系统控制，保证了风能转化的最大化，功率输出的稳定等作用。风轮的自动对风及连续跟踪风向引起电缆缠绕的自动解缆受偏航控制系统控制，分为主、被动迎风两种模式，目前大型并网风电系统多采用主动偏航模式。变流控制常和变桨距系统结合，对变速恒频的运行及最大额定功率进行控制。

根据风电机组不同的分类标准，可将机组控制系统分为不同种类。目前风力发电的主流机型主要是依据桨距特性，发电机类型等分类，通过技术不断改

进，控制系统由最先的定桨距恒速恒频控制到变桨距恒速恒频控制,随之发展为变桨距变速恒频控制。此外，据连接电网类型可将风电控制系统分为离网型和并网型，前者已步入大规模稳定发展阶段。后者则成为现阶段控制系统的主要发展方向。

风电机组控制系统软件设计

整个风力发电机组控制系统需要一种完善的系统软件配置以实现发电机正常运行。目前，控制系统软件的模块化、参数化、功能化逐渐实现软件的兼容性与继承性。

1.模块化

控制系统整个软件是许多硬件的整合，我们可以讲每一个硬件子系统座位独立的模块，子系统与PLC之间的数据交互即为模块的输入输出，这种模块化的形式通过固化被选择性的调用执行程序，从而实现程序的兼容性，并做到小范围的软件修改和工作量的最小化。

2.参数化

参数设置是对软件灵活性的优化。对于多配置整合的程序，我们将软件开关作为一种参数，完成配置间切换，来决定程序模块是否正常执行。包括动作事件参数、故障参数、控制参数等，对不同属性结构体的形式进行设置，执行程序时只需读入相应参数即可。

3.功能化

软件功能化包括协议解析功能化、故障判断功能化及控制功能化。协议解析功能化即依据特定的子系统定义不同的功能块，当调用特定的配置参数时，可以执行相应的功能块程序，完成功能块内部的所有数据库的处理。故障判断涉及对所有控制监测的判断，应用功能块可简化并统一故障的判断。将软件中大量的逻辑控制（如水冷的风扇控制，变桨控制等）整合到功能块中，制定全面的输入输出接口，既完成现有控制功能，又增加了其拓展功能。因此功能模块化使得程序执行逻辑性与可读性均有所提高。

四、风力发电的展望

作为一种自然资源，风电正受到发展中国家的重视。中国西部、印度北部、巴西西北部、拉丁美洲的安第斯山脉和北非，都是风能资源丰富的地区。在我国西部地区，如新疆、内蒙古、西藏、青海、甘肃等地，由于地理位置特殊，又缺少水源，风力发电就成为能源发展的首选项目。目前，我国在新疆、内蒙

古、河北等地，均已建成大规模的风力发电站。

目前，我国已形成年产30万台100瓦至5000瓦独立运行小型风力发电机组的能力。在内蒙古，已有60万居住在偏远地区的牧民用风力发电解决了生活、生产用电，每套小型风力发电机（含蓄电池）价格在2000元左右。风力发电可用来照明、看电视、提井水饮牲畜、分离牛奶、剪羊毛等，极大地提高了劳动生产率。

由于风向变幻不定，风力大小无常，这些问题也给大规模开发利用风能带来了不少困难。

人们依靠先进的科学技术制造的新型风轮发电机，能够随着风向的变化和风力的大小随意轻快地旋转，在风速较大或较小的情况下都能正常工作。它的运行和控制完全实现了自动化，通过几百个传感器及时收集风速、风力、风向等信息，再经电脑处理、调整，使风轮机得以在最佳的状态下运行。

随着风轮机的大型化和高效化，风力发电的成本也在不断下降。目前，风电价格已经可以与石油、煤、天然气发电和核电的价格相竞争，进而还将能与水电价格一比高低。此外，国家在税收等方面也给予风电适当的照顾和优惠，使风电上网电价不断下降。

国家电力公司已将风电作为我国电力工业的重要组成部分，并制定了发展规划。2000年，全国风力发电装机容量将达到40万千瓦。

9.风力发电机的分类总结 篇九

国内外风力机的结构形式繁多，从不同的角度有多种分类方法：

①(按风轮轴与地面的相对位置，分为水平轴式风力机和垂直轴（立轴）式风力机。

②按叶片工作原理，分为升力型风力机和阻力型风力机。

③按风力机的用途分类，有风力发电机、风力提水机、风力铡草机、风力脱谷机等。

④按风轮叶片的叶尖线速度与吹来的风速之比的大小来分，有高速风力机（比值大于3）和低速风力机（比值小于3）；也有把该比值2～5 者称为中速风力机。

⑤按风机容量大小分类：国际上通常将风力机组分为小型（100 KW 以下）、中型（100～1000 KW）和大型（1000 KW 以上）3种；

我国则分成微型（1 KW 以下）、小型（1～10 KW）、中型（10～100 KW）和大型（100 KW以上）4种；也有的将1000 KW以上的风机称为巨型风力机。

⑥按风轮的叶片数量，分单叶片、双叶片、三叶片、四叶片及多叶片式风力机。

二、又因为叶片工作原理不同，水平轴和垂直轴风力发电机又可细分为：升力型水平轴风力发电机，阻力型水平轴风力发电机；升力型垂直轴风力发电机，阻力型垂直轴风力发电机。

以下就是各种风力发电机的种类和特征概述：

1、风力机的种类及特征：垂直轴风力机

(1)桨叶式风力机 桨叶式风力机是一种阻力型风力机，因它的叶片形状而得名。这种风力机的关键集中在如何减少逆风方向叶片的阻力，对此有许多设计方案。使用遮风板的，也有改变迎风角的，不过桨叶式风力机的效率很低，除了在日本局部地区曾经使用过外，实际上几乎没有制造和使用的实例。一般来说，这种风力机归类为垂直轴型，但是也有把它设计成水平轴的。

(2)萨布纽斯式风力机 萨布纽斯式风力机是20年代发明的垂直轴风力机，它以发明者萨布纽斯的名字命名(我国有时称它为S型风力机)。这种风力机通常由两枚半圆筒形的叶片所构成，也有用三一四枚的。这种风力机往往上下重叠多层。效率最大不超过10％，能产生很大的扭矩。在发展中国家有人用它来提水、发电等。是一种传统的阻力型风力发电机。

(3)达里厄型风力机 达里厄风力机是一种新开发的垂直轴式风力机，以法国发明者达里厄的名字命

名，下图为普通的Φ形达里厄风力机和特殊的Δ形达里厄风力机。其叶片多为2—3枚。该风力机回转时与风向无关，是升力型的。它装置简单，成本也比较便宜，但起动性能差，因此也有人把这种风力机和一部萨布纽斯风力机组合在一起使用。

(4)旋转涡轮式风力机 垂直轴升力型旋转涡轮式风力机，这种风力杉L垂直安装3—4枚对称翼形的叶片。它有使叶片自动保持最佳攻角的机构。因此结构复杂价格也较高，但它能改变桨距、起动性能好、能保持一定的转速，效率极高。这种风机也有把同样的叶片固定安装的形式。

(5)弗来纳式风力机 在气流中回转的圆筒或球，可以使该物体的周围的压力发生变化而产生升力。这种现象叫马格努斯效应，利用这个效应的发电装置叫弗来纳式风力发电装置。在大的圆形轨道上移动的小车上装上回转的圆筒，由风力驱动小车，用装在小车轴上的发电机发电。这种装置，是1931年由美国的J·马达拉斯发明的，并实际制造了重15吨、高27米的巨大模型进行了实验。这个实验的详细情况不清，但时间很短便中止了。现在弗来纳式风力机装置又受到重视，美国的笛顿大学在重新进行开发和试验。

(6)费特·肖奈达式风力机 这种风力机是由德国费特公司的工程师肖奈达发明的，费特·肖奈达螺旋桨垂直地安装在船底下部作为船的推进器。推进器圆周的叶片，在刁；同的位置上能够改变方向，因随着叶片的角度和回转速度不同，其升力的大小和方向也不同，所以可以不用舵。把这种费特，肖奈达叶片上下相对可制成风力机(如下图)，其工作原理和旋转涡轮式风力机相类似。

2、风力机的种类及特征:水平轴风力机

（1）螺旋桨式风力机

作为风力发电使用最多的是螺旋桨式风力机.常见的是双叶片和三叶片风力机,但也有一片或四片以上的风力机.这种风力机的翼形与飞机翼形相类似,为了提高起动性能,尽量减少空气动力损失,多采用叶根强度高、叶尖强度低带有螺旋角的结构.螺旋桨式风力机,至少也要达到额定风速,才能输出额定功率,为了使风向正对风轮卧回转平面,需要进行方向控制.（2）荷兰式风力机

欧洲(特别是荷兰和比利时)使用的荷兰式风力机.现有900 台左右,一部分作为游览用在运行, 大型的有直径超过20 米的机组.（3）多翼式风力机

多翼式风力机在美国的中、西部的牧场大部分用来提水.19 世纪来有数百万台.多翼式风力机装有20 枚左右的叶片,是典型的低转速大扭矩风力机,目前不仅在美国使用,在墨西哥、澳大利亚、阿根廷、南美等地也有相当的数量在使用,也是多翼式的风力机,它是美国风力涡轮公司最近研究的自行车车轮式风力机,48 枚中空的叶片做放射状配置,性能比过去的多翼式风力机大有提高.用来发电的发电机用皮带或齿圈传动.（4）帆翼式风力机

布制帆翼式风力机在地中海沿岸及岛屿有很长的历史,大型的有直径10 米、20 枚叶片的,但大多数为直径4 米、6—8 枚叶片.绝大部分用来提水,一小部分用来磨面.下图是美国普林斯顿大学研究的新风

力机叶片.这种叶片看起来象是木质的整体,但实际上前缘用金属管,后缘使用的是纲索,叶片的主体部分用帆布制成.因此,它的重量很轻,性能与刚体螺旋桨没有什么两样,而且通过加在叶尖上的配重也可以控制桨距进行调速.（5）涡轮式风力机

轮式风力发电机和燃气涡轮、蒸汽涡轮一样由静叶片(定子)和动叶片(转子)构成,这种风力机尤其适用于强风地区.下图是日本大学粟野教授研制并在南极使用的涡轮式风力发电装置,它可耐南极40-50 米/秒的大风雪,制造得极其坚固并采用轴流涡轮方式以取得高效率.（6）多风轮式风力机

10.浅谈风力发电技术发展现状及趋势 篇十

通常情况下, 大风里是包含着巨大的能量, 风速为10m/s的五级风吹到物体表面能够产生约为10kg的作用力, 而风速为20m/s的九级风吹到物体表面能够产生的作用力为50kg, 而风速为50m/s的台风吹到物体上产生的作用力的值已经高达200kg了。所以其实风中所含有的巨大的能量比人来迄今为止所能控制的能量是要高出许多的, 风力是地球上很重要的能源, 如果能够有效的利用风能, 将给人来生活带来很多方便。

目前, 随着我国科学技术水平的快速发展, 风力发电这种新技术也在不断的进步发展并且已经越来越广泛的被应用了, 风力发电技术主要具有以下几个方面的特点: (1) 风力发电技术的装机规模在不断的扩大, 利用风力发电技术而产生的发电量所占的比例也在逐年的增加; (2) 风力发电的发电机的单机容量也在不断的增大; (3) 海上风电场的发展正在逐步的商业化。海上发电场具有风力稳定、受外界因素干扰少、风速高、发电量大的特点, 海上发电场还能够更好的利用发电机组发电容量; (4) 风力发电建设的投资成本是很高的, 但是其运营的费用相对来说是比较低的。

2 风力发电技术中心技术的应用

近些年来, 世界风力涡轮发电机市场正在以较快的速度增长, 因此利用风力发电在发电行业中已经占据了越来越重要的地位了。在现今的市场上各种风力涡轮发电机的设计技术也是有着明显的不同的, 其中最重要的区别就是发电系统和风力涡轮结合上的不同。一种风速决定发电机转速的新技术已经被应用到了风力发电的行业上了, 这也就能够更好、更充分的利用风力所提供的能量了。可变速涡轮发电机能够捕获的能量更高, 而且它的有功功率和无功功率都是比较容易控制的, 由于可变速涡轮发电机所产生的无功功率是可变的, 因此要想控制电网的电压也就更加的容易了;当然可变速涡轮发电机也是有一定的缺点的, 其中最主要的缺点就是它工作时是需要电力转换的装置的, 这就增加了控制的复杂度。整个风力涡轮发电机的成本中有大概7%左右的成本是用于应用电力电子技术的。目前随着引入高级复杂算法的计算机实时控制技术和快速处理大功率的半导体开关器件技术, 电子电力技术也已经得到了十分迅速的发展, 因此损耗比较低并且与电网的兼容性好的变流器也就应运而生了, 这也就导致了变速涡轮发电机在近些年来得到了极大的发展。

3 风力发电技术的发展趋势

3.1 大功率中压变流器拓扑

近些年来, 为了能更好的提高风能的转换效率并降低成本, 风力涡轮发电机的标称功率是已经在不断的增长了。通常情况下, 多电平变流器拓扑主要分为以下五类: (1) 具备双向开关接口的多电平结构; (2) 具备多元三项逆变器的多电平结构; (3) 具备级联单相H桥逆变器的多电平结构; (4) 具备二极管箱位的多电平结构; (5) 利用飞跨电容的多电平结构。

由于器件额定功率的不断提高, 并且导通和开关的性能也在不断的改善, 因此多电平变流器的优点会体现的越来越明显。由于整个风力发电的系统的优劣是取决于开关损耗的比率和导通损耗的比率的, 所以即使多电平变流器的导通损害较高, 但是它工作时的开关频率是很低的, 因此它的开关的损耗也是最低的。

风力涡轮发电机市场的发展趋势就是根据电流和电压的额定值而不断的提高其的标称功率。所以多电平变流器就正好能够应用于风力涡轮发电机的市场。多电平变流器在提高电压额定值时, 可以把风力涡轮发电机的变流器直接与风力电场的配电网络相连接, 从而就不用使用较为笨重的变压器了。

3.2 用于风电场的储能技术

风电场的储能技术能够有效的风力发电在经济上和技术上的吸引力, 储能系统在维持电压频率稳定上的作用是十分明显的, 一个风电场的储能系统不仅能够在很短的时间内注入和吸收能量, 也能够将每15分钟的风力的有效的时间内被用为海量储能。

在风力发电系统中, 已经应用了很多种的储能系统了, 其中蓄电池储能系统是应用的最为广泛的, 其中最常见的有锂电池、镍电池和铅酸蓄电池三种储能系统。蓄电池储能系统的优点是具有十分快速的充放电响应的速度, 其缺点是它的放电的速度会受到蓄电池类型和化学反应等因素的影响。蓄电池储能系统的发展趋势是多种能源的集成和与补充它们的其它类型的储能系统的集成。另外, 为了提高蓄电池的使用寿命和降低蓄电池的维护成本, 很多科研工作者也在致力于蓄电池单元最佳化的研究。对于应用到风力发电技术中的蓄电池储能系统, 液态蓄电池系统能够提供最佳状态的送点成本和单位储能, 与传统的蓄电池储能系统相比, 液态蓄电池储能系统主要是利用了锌和溴这两种常见化学材料所产生的化学反应, 这种蓄电池系统能够提供多于铅酸蓄电池系统两倍高的能量密度, 从而节省了重量和体积, 并且它的功率特性也能够根据不同的影响进行不同的性能改善。因此锌溴液态蓄电池系统在可再生能源中将会有很好的未来。

3.3 海上风力发电

离岸安装将是风力涡轮发电机技术的主要的发展趋势, 海上具备足够的风能资源并可以在海水较浅的区域安装风力涡轮发电机, 离岸涡轮发电机系统所产生的能量比安装在附近岸上的涡轮发电机系统多出近一倍左右。

解决风电场和电阀相连的简单而经济的方法就是传统的热量流通空气调节输电系统, 而高压直流输电接入电网技术在能连接风电场机组和电网的同时, 还能够将电能安全的运送到负载中心, 同时高压直流输电接入电网技术主要具备以下的优点: (1) 离岸安装与大陆的扰动是相互隔离的; (2) 电缆功率的损耗情况相对较低; (3) 接收端和发送端的频率是相互独立的; (4) 每根电缆的功率传输容量也都是很高的; (5) 系统功率流是确定的并且是可控的; (6) 电缆所负荷的电流是无法影响直流输电的距离的。

通过以上的论述, 我们对风力发电技术的现状、风力发电技术中新技术的应用以及风力发电技术的发展趋势三个方面的内容进行了详细的分析和探讨。世界资源短缺的现象将不断加剧, 因此风力发电技术必将更加的得到重视, 随着更多的大规模的风电场进入到电力系统中去, 电力电子技术在风电网的正常运行的过程中所发挥的作用也会更加的重要。随着科学技术的不断发展, 风力发电技术的成本必将得到不断的降低, 因此风力发电技术在社会和经济的快速发展中将会发挥更关键的作用。

摘要：进入到新世纪以来, 随着我国市场经济水平的快速发展, 我国人们对电力的需求的增长也是十分迅速的。目前, 我国的最主要的发电的方式仍然还是传统的火力发电的方式, 但是火力发电在长期的使用过程中已经暴露了一个最为严重的问题, 那就是火力发电的原料的使用已经是枯竭的了, 而其它发电方式由于会对环境造成严重污染、可利用的资源不足等方面的原因也限制了自身的发展, 在这种环境下, 风力发电技术这种新兴的发电技术能够很好的解决以上的问题, 因此风力发电技术将会在未来成为最为主要的发电方式。本文便对风力发电技术的现状、风力发电技术中新技术的应用以及风力发电技术的发展趋势三个方面的内容进行了详细的探析, 从而详细的论述了风力发电技术的现状及发展趋势。

关键词：风力发电技术,发展现状,发展趋势

参考文献

[1]吴广龙.浅谈风力发电技术现状与发展趋势[J].装备制造, 2010.[1]吴广龙.浅谈风力发电技术现状与发展趋势[J].装备制造, 2010.

[2]万利.风力发电的现状与展望[J].理论月刊, 2011.[2]万利.风力发电的现状与展望[J].理论月刊, 2011.

[3]田振宇.浅谈风力发电的发展现状及前景[J].企业技术开发, 2011.[3]田振宇.浅谈风力发电的发展现状及前景[J].企业技术开发, 2011.

[4]任丽蓉.我国风力发电现状及技术发展[J].科技经济市场, 2011.[4]任丽蓉.我国风力发电现状及技术发展[J].科技经济市场, 2011.

11.关于风力发电机组元件的研究 篇十一

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

12.风力发电课程设计 篇十二

1.1世界风力发电的现状

近20年风电技术取得了巨大的进步。1995—2006年风力发电能力以平均每年30%以上的速度增长，已经成为各种能源中增长速度最快的一种。今年来欧洲、北美的风力发电装机容量所提供的电力2成为仅次于天然气发电电力的第二大能源。欧洲的风力风力发电已经开始从“补充能源”向“战略替代能源”的方向发展。

到2008年，世界风能利用嘴发达的国家是德国、美国和西班牙，中国名列世界第四位。丹麦是世界上使用风能比例最高的国家，丹麦能源消费的1/5来自于风力。

欧洲在开发海上风能方面也依然走在世界前列，其中丹麦、美国、爱尔兰、瑞典和荷兰等国家发展较快。尤其是在一些人口密度较高的国家，随着陆地风电场殆尽，发展海上风电场已成为新的风机应用领域而受到重视。丹麦、德国、西班牙、瑞典等国家都在计划较大的海上风电场项目。目前海上风电机组的平均单机容量在3MW左右，最大已达6MW。世界海上风电总装机容量超过80万千瓦。

有余风力发电技术已经相对成熟，因此许多国家对风发电的投入较大，其发展较快，从而使风电价格不断下降。若考虑环保及地理因素，加上政府税收优惠政策和相关支持，在有些地区风力发电已可与火力发电等展开竞争。在全球范围内，风力发电已形年产值超过50亿美元的产业。

1.2我过风力发电的发展现状

我国风力发电从20世纪80年代开始起步，到1985年以后逐步走向产业化发展阶段。

自2005年起，我国风电规模连续三年实现翻倍增长。风电新增容量每年都增加超过100%，仅次于美国、西班牙，成为世界风电快速增长的市场之一。根据国家能源局2009年公布的统计数据，截止2008年底，我国风电装机容量已达1271万千瓦，居世界第4位，但是风电在我国整个电力能源结构中所占的比重仍然比较低。

我国将在内蒙古、甘肃、河北、吉林、新疆、江苏沿海等省区建设十多个百万千瓦级和几个千瓦级风电基地。根据目前国内增长趋势，预计到2020年，中国风电总装机容量将达到1.3亿~1.5亿千瓦。风力发电机

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。

如果将电力变流装置也算作是发电机组的一部分，只观察最终送入电网的电能特征，那么直驱式永磁同步发电机组也属于变速恒频的风力发电系统。

3介绍相关风力发电控制技术

3.1风力发电控制系统的目的由于风力发电机组是复杂多变量非线性系统，具有不确定性和多干扰等特点。风力发电控制系统的基本目标分为4个层次：保证可靠运行，获取最大能量，提供良好电力质量，延长机组寿命。控制系统实现以下具体功能:

(1)运行风俗范围内，确保系统稳定运行。

(2)低风速时，跟踪最优叶尖速比，实现最大风能捕获。

(3)高风速时，限制风能捕获，保持风力发电机组的额定输出功率。

(4)减少阵风引起的转矩峰值变化，减少风轮机械应力和输出功率波动。

(5)控制代价小。不同输入信号的幅值应有限制，比如桨距角的调节范围和变桨距速率有一

定限制。

(6)抑制可能引起机械共振的频率。

(7)调节机组功率，控制电网电压、频率稳定。

3.2风力发电控制系统

除了风轮和发电机这两个核心部分，风力发电机组换包括一些辅助部件，用来安全、高效的利用风能，输出高质量的电能。

（1）传动机构

虽说用于风力发电的现代水平轴风力机大多采用高速风轮，但相对于发电的要求而言，风轮的转速其实并没有那么高。考虑到叶片材料的强度和最佳叶尖速必的要求，风轮转速大约是18~33r/min。而常规发电机的转速多为800r/min或1500r/min。

对于容量较大的风电机组，由于风轮的转速很低，远达不到发电机发电的要求，因而可以通过齿轮箱的增速作用来实现。风力发电机组中的齿轮箱也称增速箱。在双馈式风力发电机组中，齿轮箱就是一个不可缺少的重要部件。大型风力发电机的传动装置，增速比一般为40~50。这样，可以减轻发电机质量，从而节省成本。

也有一些采用永磁同步发电机的风力发电系统，在设计时由风轮直接驱动发电机的转子，而省去齿轮箱，以减轻质量和噪声。

对于小型的风电机组，由于风轮的转速和发电机的额定转速比较接近，通常可以将发电机的轴直接连到风轮的轮毂。

（2）对风系统（偏航系统）

自然界的风方向多变。只有让风垂直地吹向风轮转动面，风力机才能最大限度地获得风能。为此，常见的水平轴的风力机需要配备调向系统，使风轮的旋转面经常对准风向。

对于小容量风力发电机组，往往在风轮后面装一个类似风向标的尾舵，来实现对风功能。对于容量较大的风力发电机组，通常配有专门的对风装置——偏航系统，一般由风向传感器

和伺服电动机组合而成。大型机组都采用主动偏航系统，即采用电力或液压拖动来完成对风动作，偏航方式通常采用齿轮驱动。

一般大型风力机在机舱后面的顶部有两个互相独立的传感器。当风向发生改变时，风向标登记这个方位，并传递信号到控制器，然后控制器控制偏航系统转动机舱。

（3）限速装置

风轮转速和功率随着风速的提高而增加，风速过高会导致风轮转速过高和发电机超负荷，危及风力发电机组的运行安全。限速安全机构的作用是使风轮单位转速在一定的风速范围内基本保持不变。

（4）液压制动装置

机组的液压系统用于偏航系统刹车、机械刹车盘驱动，当风速过高时使风轮停转，保证强风下风电机组安全。

机组正常时，需维持额定压力区间运行。液压泵控制液压系统压力，当压力下降至设定值后，启动油泵运行，当压力升高至某设定值后，停泵。

4风力发电技术发展趋势的展望

4.1风力发电的发展方向

风力发电技术是目前可再生能源利用中技术最成熟的、最具商业化发展前景的利用方式，也是本世纪最具规模开发前景的新能源之一合理利用风能，既可减少环境污染，有可减轻目前越来越大的能源短缺给人类带来的压力。

未来风力发电技术将向着以下几个方向发展。

（1）单机容量大。主流的新增风力机的单机容量将从750KW~1.5MW向2MW甚至更大的容量发展。目前世界上单机容量最大的风机，为5MW风力发电机，海上风力发电的6MW风电机组也已研制成功。

（2）风电场规模增大。将从10MW级向100MW、1000MW级发展。

（3）从陆地向海上发展。

（4）生产成本进一步降低。

4.2未来风力发电的展望

13.风力发电的发展及优势分析 篇十三

关键词：风力发电机组塔架,强度,刚度,模态,有限元分析

0 引言

塔架是风力发电机组中的主要支承装置, 它将风力发电机组与地面联接, 为水平轴叶轮提供需要的高度, 而且要承受极限风速产生的载荷。对于大型风力发电机组, 其塔架高度一般都在数十米以上, 重量占风力机组总重的50%左右, 是重要的受力部件, 其设计水平直接影响风力发电机的工作性能和可靠性。设计时, 塔筒一方面要满足刚度、强度等要求, 另一方面要减轻重量, 降低成本。目前塔筒大都设计为柔性塔, 即其一阶固有频率一般在叶轮旋转频率的1倍～3倍之间, 所以在设计时还必须考虑塔筒与叶轮是否会发生共振, 因此强度、刚度及模态频率是塔筒有限元分析中必须计算的内容。

1 塔架有限元模型

1.1 几何模型

目前常见的塔架有锥筒式、桁架式、混凝土式等几种形式。在国际风电市场上, 现代大型风力发电机组通常采用锥筒式塔架, 这种形式的塔架一般由若干段20 m～30 m的锥筒用法兰联接而成, 塔架由底向上直径逐渐减小, 整体呈圆台状, 因此也有人称此类塔架为圆台式塔架。这类塔架的优点是安全性能好, 而且进行维修时比较安全方便。本论文的研究对象为一台1.5 MW风力发电机组塔架, 塔架为锥筒型, 塔底设有舱门, 共分为3段, 各段间用法兰与螺栓联接。其几何模型如图1所示。

1.2 单元选择、材料属性及网格划分

在进行有限元分析计算时, 选择合理的单元类型和网格的划分是十分关键的。根据该塔架的几何结构特征, 可采用板单元或壳单元, 但是从理论上讲, 板单元的变形为弯曲变形, 而壳单元除了弯曲变形外还有中面变形, 而且壳体的弯曲内力和中面内力相互联系, 相互影响。因此, 分析锥形塔架采用壳单元更为合理, 建模时选择8节点Shell93壳单元。

塔架材料为Q345D, 弹性模量为2.06×105 MPa, 泊松比为0.3, 密度为7 800 kg/m3。在划分单元网格时, 考虑到塔架舱门处为危险部位, 故对于其周围进行了网格细化, 经MeshTool处理, 将模型离散为17 669个单元、53 146个节点。塔架网格划分见图2。

1.3 边界条件和计算载荷

由于风力发电机组塔架与地面基础固连, 在进行静强度分析时可以对塔底施加全约束, 塔底所有节点的自由度为零。塔筒载荷采用GL (Germanischer Lloyd) 规范推荐的塔筒顶部坐标系, 原点位于塔筒中心轴与塔筒顶部上缘的交点处, XK轴为沿风轮轴的水平方向, 固定于塔筒, ZK为垂直向上, YK轴按右手定则确定, 该坐标系不随机舱旋转, 见图3。建模时, 通过MPC (Multipoint constraint) 单元将计算得到的各种载荷工况下的极限载荷传递到塔筒, 进行计算分析。

2 塔架静强度分析

计算表明, 在各种载荷工况下, 塔筒根部及舱门圆角附近都具有较大的应力。当轴向推力最大时塔筒所受应力值最大。计算结果见图4、图5。

图4和图5中, Von Mises等效应力是按第四强度理论确定的, 应力单位为Pa, 变形单位为m。

由计算结果可见, 在载荷作用下, 最大变形位于塔筒顶部, 产生的最大变形为445.6 mm, 塔架的等效应力由塔底至塔顶逐渐减小, 最大应力发生在塔架根部及舱门过渡圆角处, 在舱门过渡圆角处出现一定的应力集中。最大Von Mises等效应力为146.4 MPa。

Q345D钢的允许拉压应力为345 MPa, 考虑到安全系数可取极限值为230 MPa (安全系数1.5) 。根据工程经验, 塔架最大允许的变形量为塔架高度的 (0.5～0.8) %。因此, 塔架最大等效应力为许用应力的63.7%, 塔顶最大变形量为塔高的0.71%, 均满足设计要求。

3 塔架模态分析

模态计算时, 应考虑机舱和风轮的质量对塔筒的影响, 采用Mass21集中质量单元来模拟风轮和机舱特性。单元处于塔筒上方机舱和风轮系统的质心位置, 并将质量单元节点与塔顶单元节点相耦合, 使其保持相同自由度。计算时, 分为考虑塔筒顶部质量和不考虑塔筒顶部质量两种情况。

表1是利用ANSYS模态分析得到的塔架前4阶固有频率和振型。

图6、图7为塔筒的第1阶和第3阶模态振型。

由上面的模态分析结果可以看出, 塔筒的前两阶振型分别为不同方向的摆动;第3阶和第4阶振动则为不同方向的一阶弯曲振动。根据振动理论, 振动的能量主要集中在低阶频率中, 因此, 塔筒的振动主要以摆动和弯曲振动为主, 但是高阶的扭转振动也会有一定程度的影响。根据相关标准, 设计中应该保证塔架的1阶固有频率不会与风轮旋转频率或过桨频率 (三叶片风力机的1P和3P) 一致。塔架固有频率在风轮频率及其3倍频的±10%范围之外时, 由共振引起的附加载荷问题通常不会发生。正常发电过程中, 风轮转速在9.9 r/min～17.9 r/min之间。风轮最低转速对应的转频为fa=0.17 Hz;风轮最高转速对应的转频的3倍频为fb=0.89 Hz;塔筒1阶固有频率为f1=0.44 Hz。图8为机组的坎贝尔图。

图8中:1P为风力机的1阶固有频率;2P为风力机的2阶固有频率;3P为风力机的3阶固有频率;f1为塔架的1阶固有频率。

由图8可见, 机组的1阶固有频率没有与风轮转频的1倍频与3倍频相重合, 在风轮转速为9.9 r/min时, 风轮3倍频0.50 Hz与塔架固有频率相差15.1%;在风轮转频为17.9 r/min时, 风轮1倍频0.30与塔架固有频率相差30.7%。因此, 在机组运行过程中塔架不会发生谐振, 保证了机组运行的可靠性。

4 结论

计算分析结果表明所建立的风力发电机组塔架模型是正确的。在文中各种载荷工况下, 塔筒根部及舱门圆角附近都具有较大的应力, 但是都小于许用应力, 均满足静强度要求。通过模态分析, 验证了在风力发电机组运行过程中塔架不会发生谐振, 保证了机组运行的可靠性。

参考文献

[1]陆萍, 黄珊秋, 张俊, 等.风力机筒形塔架结构静动态特性的有限元分析[J].太阳能学报, 1997, 18 (4) :359-363.

[2]刘义, 许志沛.机械设计中基于有限元方法的模态分析[J].机械, 2003, 30 (s1) :96-98.

[3]黄东胜, 王朝胜, 邹富顺, 等.风力机塔架模态分析及应用[J].装备制造技术, 2009 (9) :19-21.