联能风力发电公司岗位职责汇编
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风电场建设施工
时间2010-07-07
一、风电场建设施工前期准备
1项目报建风电场项目可行性研究报告经批准后
按照《工程建设项目报建管理办法》规定具备条件的
需向当地建设行政主管部门报建备案。
2编制风电场建设计划
2.1 风电场建设单位在风电场可行性研究报告已获批准
建设资金筹措计划已基本落实
风电场设计已开始进行时
要尽快组织力量编制建设计划
科学、有序的安排工程项目和有关工作高效协调进行
以控制和掌握风电场建设大局
落实风电场分期建设计划和总体规划。
2.2 编制风电场建设计划
要在保证质量和安全的前提下
以工程进度计划为主
完成包括建设准备工作计划、投资计划、物资供应计划、运输计划、劳动培训计划、成本计划等配套计划的编制。
3委托建设监理
3.1 风电场建设涉及到风力发电、输变电、建筑、道路等工程
是一项多专业多学科的系统工程
建设单位要依靠自身的力量管理好风电场建设是比较艰巨和吃力的工作
3.2 委托有相应资质、满足专业需求的监理单位
代表建设单位
依据国家有关法律法规和工程建设监理合同、工程建设的各有关合同
对风电场工程项目实施监理。
4项目施工招标
4.1 建设单位根据建设风电场目标项目的建设地点、投资目标、任务数量、质量标准及工程进度等等
通过发布广告或邀请函的形式使自愿参与工程施工的承包商按建设单位的要求投标
建设单位根据投标报价高低、技术水平、施工能力、工程经验、企业管理水平、财务状况和企业信誉程度等对其进行全面分析、综合评价、择优选定中标单位 并与其签订合同。
4.2 施工招标文件主要内容
4.2.1 投标邀请书
4.2.2 合同条款
4.2.3 协议书、履约担保证件和工程预付款保函
4.2.4 投标报价书、投标保函和授权委托书
4.2.5 工程量清单
4.2.6 投资审查资料
4.2.7 技术条款
4.2.8 招标图纸
4.3 开标、评标和决标通过评审
建设单位最后与潜在的中标单位就工程实施过程中有关问题和价格问题进行谈判从中确定中标单位。经报请有关主管部门批准后
发出中标通知书。
5 签订施工合同
5.1 中标通知书发出30天内
中标单位应与建设单位依据招标文件、投标书等签订工程的承包合同。
5.2 签订施工合同
必须按照《建设工程施工合同示范文本》的合同条件
明确约定合同条款对可能发生的问题
要约定处理原则和解决办法。
5.3 建设单位在合同正式签订前
应将双方协商一致的合同草案报建设行政部门或其授权单位审查
通过审查后无误后
双方可以正式签订合同。
6 征地风电场建设用地
需要按规定办理报批手续并缴纳和支付规定项目的费用。
7 现场四通一平为使风电场项目施工顺利进行
施工单位应在正式施工开工前
解决现场用电、用水、道路、通信及施工现场场地平整的问题。
二、风电场工程施工
1 工程施工许可证
1.1 根据我国《建筑法》的规定
包括风电场建设工程在内的建筑工程
建设单位应当在其开工前向工程所在地的县级以上建设行政主管部门申请领取施工许可证。
1.2 未取得施工许可证或开工报告而擅自施工的
责令改工。
2 工程施工管理
2.1 质量控制坚持质量第一
预防为主
防检结合的原则
2.2 进度控制根据项目工程条件
全面分析
审核施工承包单位编制的施工进度计划的合理性和可行性
并实施监督
以确保工期目标的实现
2.3 投资控制严格审核施工承包单位的施工图预算和工程项目个阶段的资金使用计划
2.4 过程协调通过现场协调或定期协调会方式解决施工过程中存在的问题
3 工程施工监理
3.1 依据监理合同确定监理组织确定风电场项目总监理工程师及相应专业人员摸清
任务具体内容
3.2 制定监理规划及进行准备工作
3.3审查施工组织设计提出个专业的书面审查意见
3.4 工程投资、质量和进度目标动态控制
3.5 质量评定填写质量综合评定监理意见
3.6 工程验收
4 工程施工质量管理
4.1 建设单位必须把工程发包给具有相应资质等级的单位
4.2 建设单位必须对工程的重要设备和材料实行采购招标
4.3 建设单位应将施工图设计文件报县级以上政府建设行政主管未经审查批准不得使用
4.4 建设单位只有在工程验收合格后方可将其交付使用
三、风力发电机组的运输、安装与调试
1 风力发电机组的运输
1.1 一般情况下采购我国自己生产的风力发电机组在采购合同中都明确由生产厂代为组织运输且直达风电场工地现场
1.2 在采用公路汽车运输方案时建设单位应对道路路况做全面了解
2 风力发电机组的安装
2.1 安装前检查并确认风力发电机组基础已验收符合安装要求
2.2 确认风电场输变电工程已经验收
2.3 以制造厂技术人员为主组织安装队伍并明确安装现场的唯一指挥人选
3 风力发电机组的调试
3.1 按风力发电机组生产厂安装及调试手册规定逐一进行调试
3.2 按手册要求编写调试报告
四、风力发电机组试运
1 风力发电机组试运行严格依据风力发电机组试运行的条件
2 试运行时间:按风力发电机组生产厂要求或生产厂与建设单位预先商定的条件
3 风力发电机组通过试运行后经分析评估符合要求生产厂和建设单位双方签署试运行记录后方可验收
4 编制风力发电机组性能质量评估报告提供专项测试、复查记录及评估意见后验收方可结束
5 验收意见和报告应归档保存以备风电场项目竣工验收需要并作为该风力发电机组技术档案的正式资料备查
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1.风力发电机主机及风叶：主要发电核心，通过风叶旋转带动风力发电机转子旋转切割磁力线，从而把旋转动能转化成电能。
2.控制器：通常风力发电机发出的电为不稳定三相交流电，如果直接使用会造成用电器的损坏，控制器的作用除了把风力发电机发出的不稳定三相电通过整流输出可以给蓄电池充电的直流电，同时控制器也实时检测风力发电机与蓄电池的电压，避免风力发电机在大风时电压过高导致损坏，也防止蓄电池由于过充导致损坏。
3.蓄电池：储存风力发电机发出的电力以便在需要时使用。
4.逆变器：把蓄电池里的直流电转换成交流电供给交流负载使用。（直流负载不需要逆变器， 可以直接接蓄电池使用）
5.塔架：帮助支撑及固定风力发电机到地面或任何足够牢固能安装风力发电机的介质。
6.太阳能板（选配）：由于风力资源属于不稳定的自然资源，在部分地区单单依靠风能发电不能完全满足客户的用电需求。此时客户可以按照需求结合太阳能发电，把系统打造成风光互补系统，科学使用各种自然资源有效增加系统发电量。
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风力发电机
在风力发电中，当风力发电机与电网并联运行时，要求风电频率和电网频率保持一致，即风电频率保持恒定，因此风力发电系统分为恒速恒频发电机系统(CSCF 系统)和变速恒频发电机系统(VSCF 系统)。恒速恒频发电机系统是指在风力发电过程中保持发电机的转速不变从而得到和电网频率一致的恒频电能。恒速恒频系统一般来说比较简单，所采用的发电机主要是同步发电机和鼠笼式感应发电机，前者运行于由电机极数和频率所决定的同步转速，后者则以稍高于同步转速的速度运行。变速恒频发电机系统是指在风力发电过程中发电机的转速可以随风速变化，而通过其他的控制方式来得到和电网频率一致的恒频电能。 1 恒速恒频发电系统
目前，单机容量为600～750kW 的风电机组多采用恒速运行方式，这种机组控制简单，可靠性好，大多采用制造简单，并网容易、励磁功率可直接从电网中获得的笼型异步发电机。
恒速风电机组主要有两种类型：定桨距失速型和变桨距风力机。定桨距失速型风力机利用风轮叶片翼型的气动失速特性来限制叶片吸收过大的风能，功率调节由风轮叶片来完成，对发电机的控制要求比较简单。这种风力机的叶片结构复杂，成型工艺难度较大。而变桨距风力机则是通过风轮叶片的变桨距调节机构控制风力机的输出功率。由于采用的是笼型异步发电机，无论是定桨距还是变桨距风力发电机，并网后发电机磁场旋转速度由电网频率所固定，异步发电机转子的转速变化范围很小，转差率一般为3%~5%，属于恒速恒频风力发电机。
1.1 定桨距失速控制
定桨距风力发电机组的主要特点是桨叶与轮毂固定连接，当风速变化时，桨叶的迎风角度固定不变。利用桨叶翼型本身的失速特性，在高于额定风速下，气流的功角增大到失速条件，使桨叶的表面产生紊流，效率降低，达到限制功率的目的。在低风速段运行的，采用小电机使桨叶县有较高的气动效率，提高发电机的运行效率。 采用这种方式的风力发电系统控制调节简单可靠，但为了产生失速效应，导致叶片重，结构复杂，机组的整体效率较低，当风速达到一定值时必须停机。
失速调节型的优点是失速调节简单可靠，当风速变化引起的输出功率的变化只通过桨叶的被动失速调节而控制系统不作任何控制，使控制系统大为减化。其缺点是叶片重晏大（与变桨距风机叶片比较），桨叶、轮载、塔架等部件受力较大，机组的整体效率较低。
1.2 变桨距调节方式
在目前应用较多的恒速恒频风力发电系统中，一般情况要维持风力机转速的稳定，这在风速处于正常范围之中时可以通过电气控制而保证，而在风速过大时，输出功率继续增大可能导致电气系统和机械系统不能承受，因此需要限制输出功率并保持输出功率恒定。这时就要通过调节叶片的桨距，改变气流对叶片攻角，从而改变风力发电机组获得的空气动力转矩。
由于变桨距调节型风机在低风速时，可使桨叶保持良好的攻角，比失速调节型风机有更好的能量输出，因此比较适合于平均风速较低的地区安装。变桨距调节的另外一个优点是在风速超速时可以逐步调节桨距角，屏蔽部分风能，避免停机，增加风机发电量。对变桨距调节的一个要求是其对阵风的反应灵敏性。其调节方法为：当风电机组达到运行条件时，控制系统命令调节桨距角调到45”，当转速达到一定时，再调节到0“，直到风力机达到额定转速并网发电；在运行过程中，当输出功率小于额定功率时，桨距角保持在0°位置不变，不作任何调节；当发电机输出功率达到额定功率以后，调节系统根据输出功率的变化调整桨距角的大小，使发电机的输出功率保持在额定功率。
变桨距调节的优点是桨叶受力较小，桨叶做的较为轻巧。桨距角可以随风速的大小而进行自动调节，因而能够尽可能多的吸收风能转化为电能，同时在高风速段保持功率平稳输出。缺点是结构比较复杂，故障率相对较高。
1.3 主动失速调节
主动失速调节方式是前两种功率调节方式的组合，吸取了被动失速和变桨距调节的优点。系统中桨叶设计采用失速特性，系统调节采用变桨距调节，从而优化了机组功率的输出。系统遭受强风达到额定功率后，桨叶节距主动向失速方向调节，将功率调整在额定值以下，限制机组最大功率输出。随着风速的不断变化，桨叶仅需微调即可维持失速状态。另外调节桨叶还可实现气动刹车。这种系统的优点是既有失速特性，又可变桨距调节，提高了机组的运行效率，减弱了机械刹车对传动系统的冲击。系统控制容易，输出
功率平稳，执行机构的功率相对较小。
恒速恒频风力发电机的主要缺点有以下几点：
1）风力机转速不能随风速而变，从而降低了对风能的利用率；
2）当风速突变时，巨大的风能变化将通过风力机传递给主轴、齿轮箱和发电机等部件，在这些部件上产生很大的机械应力;
3）并网时可能产生较大的电流冲击。
目前的恒速机组，大部分使用异步发电机，在发出有功功率的同时，还需要消耗无功功率(通常安装电容器给以补偿)。而现代变速风电机组却能十分精确地控制功率因数，甚至向电网输送无功，改善系统的功率因数。由于以上原因，变速风电机组越来越受到风电界的重视，特别是在进一步发展的大型机组中将更为引人注目。当然，决定变速机组设计是否成功的一个关键是变速恒频发电系统及其控制装置的设计。将定桨距失速调节型与变桨距调节型两种风力发电机组相结合，充分吸取了被动失速和桨距调节的优点，桨叶采用失速特性，调节系统采用变桨距调节。在低风速肘，将桨叶节距调节到可获取最大功率位置，桨距角调整优化机组功率的输出；当风力机发出的功率超过额定功率后，桨叶节距主动向失速方向调节，将功率调整在额定值以下，限制机组最大功率输出，随着风速的不断变化，桨叶仅需要微调维持失速状态。制动刹车时，调节桨叶相当于气动刹车，很大程度上减少了机械刹车对传动系统的冲击。
主动失速调节型的优点是其言了定奖距失速型的特点，并在此基础上进行变桨距调节，提高了机同频率后并入电网。机组在叶片设计上采用了变桨距结构。其调节方法是：在起动阶段，通过调节变桨距系统控制发电机转速，将发电机转速保持在同步转速附近，寻找最佳并网时机然后平稳并网；在额定风速以下时，主要调节发电机反力转矩使转速跟随风速变化，保持最佳叶尖速比以获得最大风能；在额定风速以上时，采用变速与桨叶节距双重调节，通过变桨距系统调节限制风力机获取能量，保证发电机功率输出的稳定性，获取良好的动态特性；而变速调节主要用来响应快速变化的风速，减轻桨距调节的频繁动作，提高传动系统的柔性。
2 变速恒频发电系统
利用变速恒频发电方式，风力机就可以改恒速运行为变速运行，这样就可能使风轮的转速随风速的变化而变化，使其保持在一个恒定的最佳叶尖速比，使风力机的风能利用系数在额定风速以下的整个运行范围内都处于最大值，从而可比恒速运行获取更多的能量。尤其是这种变速机组可适应不同的风速区，大大拓宽了风力发电的地域范围。即使风速跃升时，所产生的风能也部分被风轮吸收，以动能的形式储存于高速运转的风轮中，从而避免了主轴及传动机构承受过大的扭矩及应力，在电力电子装置的调控下，将高速风轮所释放的能量转变为电能，送入电网，从而使能量传输机构所受应力比较平稳，风力机组运行更加平稳和安全。
变速恒频风力机组可在风速低于额定风速时，通过调节发电机转子转速，尽可能最大地捕获风能，同时稳定发电机输出电能的频率；在风速高于额定风速时通过变桨距保持额定发电功率，仍可捕获“最大”能量。
变速恒频这种调节方式是目前公认的最优化调节方式，也是未来风电技术发展的主要方向。变速恒频的优点是大范围内调节运行转速，来适应因风速变化而引起的风力机功率的变化，可以最大限度的吸收风能，因而效率较高；控制系统采取的控制手段可以较好的调节系统的有功功率、无功功率，但控制系统较为复杂。
风力发电机变速恒频控制方案一般有四种:鼠笼式异步发电机变速恒频风力发电系统;交流励磁双馈发电机变速恒频风力发电系统;无刷双馈发电机变速恒频风力发电系统;永磁发电机变速恒频风力发电系统。
2.1 鼠笼式异步发电机变速恒频风力发电系统
采用的发电机为鼠笼式转子，其变速恒频控制策略是在定子电路实现的。由于风速是不断变化的，导致风力机以及发电机的转速也是变化的，所以实际上鼠笼式风力发电机发出的电是频率变化的，即为变频的，通过定子绕组与电网之间的变频器把变频的电能转化为与电网频率相同的恒频电能。尽管实现了变速恒频控制，具有变速恒频的一系列优点，但由于变频器在定子侧，变频器的容量需要与发电机的容量相同，使得整个系统的成本、体积和重量显著增加，尤其对于大容量的风力发电系统。
2.2 双馈式变速恒频风力发电系统
双馈式变速恒频风力发电系统常采用的发电机为转子交流励磁双馈发电机，其结构与绕线式异步电机
类似。由于这种变速恒频控制方案是在转子电路实现的，流过转子电路的功率是由交流励磁发电机的转速运行范围所决定的转差功率，该转差功率仅为定子额定功率的一小部分，故所需的双向变频器的容量仅为发电机容量的一小部分，这样该变频器的成本以及控制难度大大降低。这种采用交流励磁双馈发电机的控制方案除了可实现变速恒频控制，减少变频器的容量外，还可实现对有功、无功功率的灵活控制，对电网而言可起到无功补偿的作用。缺点是交流励磁发电机仍然有滑环和电刷。
目前已经商用的有齿轮箱的变速恒频系统，大部分采用绕线式异步电机作为发电机，由于绕线式异步发电机有滑环和电刷，这种摩擦接触式结构在风力发电恶劣的运行环境中较易出现故障。而无刷双馈电机定子有两套级数不同绕组，转子为笼型结构，无须滑环和电刷，可靠性高。这些优点都使得无刷双馈电机成为当前研究的热点。但在目前，这种电机在设计和制造上仍然存在着一些难题。
2.3 直驱型变速恒频风力发电系统
近几年来，直接驱动技术在风电领域得到了重视。这种风力发电机组采用多极发电机与叶轮直接连接进行驱动，从而免去了齿轮箱这一传统部件，由于其具有很多技术方面的优点，特别是采用永磁发电机技术，其可靠性和效率更高，处于当今国际上领先地位，在今后风电机组发展中将有很大的发展空间。在德国2003 年上半年所安装的风力机中，就有40.9%采用了无齿轮箱系统。直驱型变速恒频风力发电系统的发电机多采用永磁同步发电机，其转子为永磁式结构，无须外部提供励磁电源，提高了效率。其变速恒频控制也是在定子电路实现的，把永磁发电机发出变频的交流电通过变频器转变为与电网同频的交流电，因此变频器的容量与系统的额定容量相同。采用永磁发电机可做到风力机与发电机的直接耦合，省去了齿轮箱，即为直接驱动式结构，这样可大大减少系统运行噪声，提高了可靠性。尽管由于直接耦合，永磁发电机的转速很低，使发电机体积很大，成本较高，但由于省去了价格更高的齿轮箱，所以，整个系统的成本还是降低了。
另外，电励磁式径向磁场发电机也可视为一种直驱风力发电机的选择方案，在大功率发电机组中，它的直径大而轴向长度小。为了能放置励磁绕组和极靴，极距必须足够大，它输出的交流电频率通常低于50 Hz，必须配备整流逆变器。直驱式永磁风力发电机的效率高、极距小，况且永磁材料的性价比正得到不断提升，应用前景十分广阔。
2.4 混合式变速恒频风力发电系统
直驱式风力发电系统不仅需要低速、大转矩电机而且直驱式风力发电系统不仅需要低速、大转矩电机而且需要全功率变流器，为了降低电机设计难度，带有低变速比齿轮箱的混合型变速恒频风力发电系统得到实际应用。这种系统可以看成是全直驱传动系统和传统解决方案的一个折中。发电机是多极的，和直驱设计本质上一样，但它更紧凑，相对来说具有更高的速度和更小的转矩。
3 离网型风力发电机系统
通常离网型风力发电机组容量较小，均属小型发电机组。可按照发电容量的大小进行分类，其大小从几百W 至几十kW 不等。自20 世纪80 年代初开始，中国的小型风力机制造业，在政府的支持下，尤其是内蒙古自治区政府的大力扶植，得到了引人瞩目的发展，十几万台小型风力发电机的生产和推广应用，为远离电网的农牧民解决了基本的生活用电，尤其是照明和收听广播电视，作出了不可磨灭的贡献。据统计，在20 世纪80 年代初期，国内有近百家小型风力发电机制造企业。随着改革开放的不断深化以及社会经济的发展，这些小型风力发电机制造企业经过内部的调整和外部的整合，根据中国农村能源行业协会小型电源专委会的统计，到目前为止，全国有23 家小型风力发电机生产企业，2005 年共生产小型风力发电机32 433 台，装机容量为12 020 kW，产值8 472 万元，利税为993 万元。国内生产的小型风力发电机，单机容量从60W 到30 kW 不等。
小型风力发电机按照发电类型的不同进行分类，可分为直流发电机型、交流发电机型。较早时期的小容量风力发电机组一般采用小型直流发电机，在结构上有永磁式及电励磁式两种类型。永磁式直流发电机利用永磁铁提供发电机所需的励磁磁通；；电励磁式直流发电机则是借助在励磁线圈内流过的电流产生磁通来提供发电机所需要的励磁磁通,由于励磁绕组与电枢绕组连接方式的不同，又可分为他励与并励（或自励）两种形式。
随着小型风力发电机组的发展，发电机类型逐渐由直流发电机转变为交流发电机。主要包括永磁发电机、硅整流自励交流发电机及电容自励异步发电机。其中，永磁发电机在结构上转子无励磁绕组，不存在励磁绕组损耗，效率高于同容量的励磁式发电机；转子没有滑环，运转时更安全可靠；电机重量轻，体积小，工艺简便，因此在离网型风力发电机中被广泛应用，但其缺点是电压调节性能差。硅整流自励交流
发电机是通过与滑环接触的电刷与硅整流器的直流输出端相连，从而获得直流励磁电流。但是由于风力的随机波动会导致发电机转速的变化，从而引起发电机出口电压的波动，这将导致硅整流器输出直流电压及发电机励磁电流的变化，并造成励磁磁场的变化，这样又会造成发电机出口电压的波动。因此,为抑制这种连锁的电压波动，稳定输出，保护用电设备及蓄电池，该类型的发电机需要配备相应的励磁调节器。电容自励异步发电机是根据异步发电机在并网运行时，电网供给的励磁电流对异步感应电机的感应电动势而言是容性电流的特性而设计的。即在风力驱动的异步发电机独立运行时，未得到此容性电流，须在发电机输出端并接电容，从而产生磁场建立电压。为维持发电机端电压，必须根据负载及风速的变化调整并接电容的数值。
目前小风机产业的规模不大，年产量仅12 MW，年产值仅8 472 万元。主要以几百W 的小风机为主。无论是小型风力发电机的数量还是单机容量，主打产品的规格为200W 和300W，约占了半壁江山。
我国的小型风力发电机产业总体上是在向好的方向发展，小型风力发电机及其与太阳能的互补系统在解决边远地区无电问题上作出了不可磨灭的贡献。它的功率比同类太阳能系统来得大，能为更多的负载甚至小型生产性负载提供电力，它的价位更易为广大农牧民所接受，如果政府采用小风电或风光互补系统来解决农村无电问题，则政府的投入将比相同功率的太阳能系统少得多。但是，小型风力发电机及其行业在发展中也同样面临着困难和挑战。这些困难和挑战，既来自产业的内部，也来自产业的外部环境。 ４ 结语
变桨距风力机的起动风速较定桨距风力机低，停机时传动机械的冲击应力相对缓和。风机正常工作时主要采用功率控制，对功率调节的速度取决于风机桨距调节系统的灵敏度。在实际应用中，随着并网型风力发电机组容量的增大，大型风力机的单个叶片已重达数吨，操纵如此巨大的惯性体，并且响应速度要能跟得上风速变化是相当困难的。事实上，如果没有其他措施的话，只是通过变桨距来调节风力发电机组的功率对高风速变化仍然是无能为力的。因此，变桨距风力发电机组，除了对桨叶进行节距控制外，还须通过控制发电机输出功率来调节整个风力发电机组的转速，使之在一定范围内能够快速响应风速的变化，使风力机的叶尖速比达到最佳，以捕获最大的风能。这就是近年来所发展的变速恒频风力发电技术。比较来看，定桨距失速控制风力机结构简单，造价低，并具有较高的安全系数，利于市场竞争，但失速型叶片本身结构复杂，成型工艺难度也较大。随着功率增大，叶片加长，所承受的气动推力增大，叶片的失速动态特性不易控制，使制造更大机组受到限制。变桨距型风力机能使叶片的节距角随风速而变化，从而使风力机在各种工况(起动、正常运转、停机) 下按最佳参数运行，可使发电机在额定风速以下的工作区段有较大的功率输出，而在额定风速以上的高风速区段不超载，无需过大容量的发电机等。当然，它的缺点是需要有一套比较复杂的变距调节结构。现在这两种功率调节方案都在大、中型风力发电机组中得到了广泛应用。目前中国风电发展面临两个突出的问题：一是风电发展规模迅速扩大，形成巨大的市场空间；二是国产机组缺乏竞争力，进口机组以压倒的优势占领了中国风电装机的主要份额。因此，大型风电机组的国产化是推动我国风电持续发展的根本途径。
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华 北 水 利 水 电 学 院
研 究 生 结 课 论文
姓名曾浩
学号201110522220
专业水利水电工程
性质 国家统招（∨）单考（）
考试科目同步电机运行基本理论
考试时间2012.6.20
成绩
风力发电机控制系统
中科院专家提出：风能、太阳能、潮汐能的开发可以有效缓解中国的能源供应困局，其中产业化条件最为成熟的首推风力发电。中国风力发电已经历20年漫长的“试验期”，而风力发电的产业化举步维艰，大大小小的风电场遍布全国，几乎各省都有，却并不成气候，因此中国风力发电潜力巨大。下面我简单介绍一下风力发电机控制系统风力发电机由多个部分组成，而控制系统贯穿到每个部分，相当于风电系统的神经。因此控制系统的好坏直接关系到风力发电机的工作状态、发电量的多少以及设备的安全。目前风力发电亟待研究解决的的两个问题：发电效率和发电质量都和风电控制系统密切相关。对此国内外学者进行了大量的研究，取得了一定进展，随着现代控制技术和电力电子技术的发展，为风电控制系统的研究提供了技术基础。
风力发电控制系统的基本目标是保证风力发电机组安全可靠运行，获取最大能量，提供良好的电力质量。风力发电控制系统组成主要包括各种传感器、变距系统、运行主控制器、功率输出单元、无功补偿单元、并网控制单元、安全保护单元、通讯接口电路、监控单元。具体控制内容有：信号的数据采集、处理，变桨控制、转速控制、自动最大功率点跟踪控制、功率因数控制、偏航控制、自动解缆、并网和解列控制、停机制动控制、安全保护系统、就地监控、远程监控。当然对于不同类型的风力发电机控制单元会不相同。
与一般工业控制过程不同，风力发电机组的控制系统是综合性控制系统。它不仅要监视电网、风况和机组运行参数，对机组运行进行
控制。而且还要根据风速与风向的变化，对机组进行优化控制，以提高机组的运行效率和发电量。目前绝大多数风力发电机组的控制系统都采用集散型或称分布式控制系统（DCS）工业控制计算机。采用分布式控制最大优点是许多控制功能模块可以直接布置在控制对象的位置，就地进行采集、控制、处理。避免了各类传感器、信号线与主控制器之间的连接;同时DCS现场适应性强，便于控制程序现场调试及在机组运行时可随时修改控制参数,并与其他功能模块保持通信，发出各种控制指令。
控制系统的类型对于不同类型的风力发电机，控制单元会有所不同，主要是因为发电机的结构或类型不同而使得控制方法不同，加上定桨距和变桨距，形成多种结构和控制方案。根据浆叶的不同，分为以下三种：
l 定桨距失速调节型风力发电机组:定桨距是指桨叶与轮毂的连接是固定的，即当风速变化时，桨叶的迎风角度不能随之变化。失速是指桨叶本身所具有的失速特性，当风速高于额定风速时，气流将在桨叶的表面产生涡流，使效率降低，产生失速，来限制发电机的功率输出。为了提高风电机组在低风速时的效率，通常采用双速发电机（即大/小发电机）。在低风速段运行的，采用小电机使桨叶具有较高的气动效率，提高一些发电机的运行效率。定桨失速调节型的优点是失速调节由指桨叶本身完成，简单可靠，当风速变化引起的输出功率的变化只通过桨叶的被动失速调节而控制系统不作任何控制，使控制系统大为减化。但是在输入变化的情况下，风力发电机组只有很小的机会
能运行在最佳状态下，因此机组的整体效率较低。通常很少应用在兆瓦级以上的大型风力机上
2 变桨距调节型风力发电机组:变奖距是指安装在轮毂上的叶片通过控制可以改变其桨距角的大小。在运行过程中，当输出功率小于额定功率时，桨距角保持在0°位置不变，不作任何调节；当发电机输出功率达到额定功率以后，调节系统根据输出功率的变化调整桨距角的大小，使发电机的输出功率保持在额定功率。此时控制系统参与调节，形成闭环控制。
3 主动失速调节型风力发电机组:将定桨距失速调节型与变桨距调节型两种风力发电机组相结合，充分吸取了被动失速和桨距调节的优点，桨叶采用失速特性，调节系统采用变桨距调节。在低风速肘，将桨叶节距调节到可获取最大功率位置，桨距角调整优化机组功率的输出；当风力机发出的功率超过额定功率后，桨叶节距主动向失速方向调节，将功率调整在额定值上。由于功率曲线在失速范围的变化率比失速前要低得多，控制相对容易，输出功率也更加平稳。
根据风机转速分有恒速恒频和变速恒频两种，恒速恒频机组的整体效率较低,而变速恒频这种调节方式是目前公认的最优化调节方式，也是未来风电技术发展的主要方向。变速恒频的优点是大范围内调节运行转速，来适应因风速变化而引起的风力机功率的变化，可以最大限度的吸收风能，因而效率较高。控制上也很灵活，可以较好的调节系统的有功功率、无功功率，但控制系统较为复杂。变速恒频又根据发电机的不同分为以下几种：
1 异步感应发电机:通过晶闸管控制的软并网装置接入电网，并网冲击电流较大。另外需要电容无功补偿装置，控制电路简单。
2 绕线转子异步发电机:对于绕线转子异步发电机可以采用功率辅助调节方式，即转子电流控制（RCC）方式来配合变浆距机构，共同完成发电机输出功率的调节。在绕线转子输入由电力电子装置控制的发电机转子电流，可以加大异步发电机转差率（可到10％），使得发电机在较大的转速范围内向电网送电。以提高异步发电机的风能利用率。
3 双馈发电机:双馈电机的结构类似于绕线式感应电机，定子绕组也由具有固定频率的对称三根电源激励，所不同的是转子绕组具有可调节频率的三相电源激励，一般采用交一交变频器或交一直一交变频器供以低频电流。双馈电机控制系统通过变频器控制器对逆变电路小功率器件的控制，可以改变双馈发电机转子励磁电流的幅值、频率及相位角，达到调节其转速、有功功率和无功功率的目的。这既提高了机组的效率，又对电网起到稳频、稳压的作用。双馈电机应用于风力发电中，可以解决风力机转速不可调、机组效率低等问题。同时，由于双馈电机对无功功率、有功功率均可调，对电网可起到稳压和稳频的作用，提高了发电质量。
4 永磁直驱同步发电机：永磁直驱同步发电机系统由变浆距风轮机直接驱动永磁同步发电机，省去了增速用齿轮箱。发电机输出先经整流器变为直流，再经IGBT（绝缘栅双极晶体管）逆变器将电能送到电网。对风力发电机工作点的控制是通过控制逆变器送到电网的电
流实现对直流环节电压的控制，从而控制风轮机的转速。发电机发出电能的频率、电压、电功率都是随着风速的变化而变化的，这样有利于最大限度地利用风能资源，而恒频恒压并网的任务则由整流逆变系统系统完成。
目前计算机技术突飞猛进，更多新的技术被应用到了DCS之中。PLC是一种针对顺序逻辑控制发展起来的电子设备，目前功能上有较大提高，很多厂家也开始采用PLC构成控制系统。现场总线技术(FCS)在进入九十年代中期以后发展也十分迅猛，以至于有些人已做出预测：基于现场总线的FCS将取代DCS成为控制系统的主角。控制系统技术风力发电系统中的控制技术和伺服传动技术是其中的关键技术，这是因为自然风速的大小和方向是随机变化的，风力发电机组的并网和退出电网、输入功率的限制、风轮的主动对风以及对运行过程中故障的检测和保护必须能够自动控制。同时，风力资源丰富的地区通常都是边远地区或是海上，分散布置的风力发电机组通常要求能够无人值班运行和远程监控，这就对风力发电机组的控制系统的自动化程度和可靠性提出了更高的要求。
推荐第5篇：风力发电
风力发电机原理
是将风能转换为机械功的动力机械，又称风车。广义地说，它是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发动机。风力发电利用的是自然能源。相对柴油发电要好的多。但是若应急来用的话，还是不如柴油发电机。风力发电不可视为备用电源，但是却可以长期利用。力发电的原理:是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。
现状:风力发电正在世界上形成一股热潮，风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行；我国风能资源十分丰富，我国也在西部地区大力提倡,管理滞后影响风电“进步”首先，我国对风能资源的普查、评价、规划管理严重滞后，资源分散，缺少整合，没有形成全国统一的国家级风电产业研机机构，缺少对产业资源的集中和整合。
其次，单位kW造价高，火电平均4500元/kW，风电平均每8000~9000元/kW，平均造价高于火电。火电平均电价0.36元/千瓦时，风电平均电价为0.56元/千瓦时，在我国南方地区电价，还要略高于北方地区。影响电网并网发电的积极性。第三，目前市场和产业化基本上没有形成，风电机组和系统设计技术、设备性能、效率以及技术工艺水平与欧洲相比存在很大差距。国产风电关键部件，如液压系统、联合器、电控等可靠性差，技术不够成熟。
改善“环境”加快风电步伐
前景:它的优势不需要燃料、不占耕地、没有污染，运行成本低。；风力发电产业发展前景非常广阔，
为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。
我国风能资源十分丰富，它是一种干净的可再生能源；风力发电产业发展前景非常广阔，
优缺点:它的优势不需要燃料、不占耕地、没有污染，运行成本低,我国风力资源丰富,缺点,效率低,造价昂贵,技术有待改进,管理不够完善
风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。 风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。 风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行；我国也在西部地区大力提倡。小型风力发电系统效率很高，但它不是只由一个发电机头组成的，而是一个有一定科技含量的小系统：风力发电机＋充电器＋数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要，各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；
机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。 风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13～25V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。 机械连接与功率传递水平轴风机桨叶通过齿轮箱及其高速轴与万能弹性联轴节相连,将转矩传递到发电机的传动轴,此联轴节应按具有很好的吸收阻尼和震动的特性，表现为吸收适量的径向、轴向和一定角度的偏移，并且联轴器可阻止机械装置的过载。另一种为直驱型风机桨叶不通过齿轮箱直接与电机相连风机电机类型
推荐第6篇：风力发电
风力发电
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。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。风是一种潜力很大的新能源，十八世纪初风力发电图
，横扫英法两国的一次狂暴大风，吹毁了四百座风力磨坊、八百座房屋、一百座教堂、四百多条帆船，并有数千人受到伤害，二十五万株大树连根拔起。人估计过，地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦，几乎是现在全世界水力发电量的10倍。目前全世界每年燃烧煤所获得的能量，只有风力在一年内所提供能量的三分之一。因此，国内外都很重视利用风力来发电，开发新能源。利用风力发电的尝试，早在二十世纪初就已经开始了。三十年代，丹麦、瑞典、苏联和美国应用航空工业的旋翼技术，成功地研制了一些小型风力发电装置。这种小型风力发电机，广泛在多风的海岛和偏僻的乡村使用，它所获得的电力成本比小型内燃机的发电成本低得多。不过，当时的发电量较低，大都在5千瓦以下
风力发电所需要的装置，称作风力发电机组。这种风力发电机组，大体上可分风轮(包括尾舵)、发电机和铁塔三部分。。
优点
1、清洁，环境效益好；
2、可再生，永不枯竭；
3、基建周期短；
4、装机规模灵活。
缺点
1、噪声，视觉污染；
2、占用大片土地；
3、不稳定，不可控；
4、目前成本仍然很高。
5、影响鸟类。
推荐第7篇：风力发电
引言：我国是一个风能资源比较丰富的国家据探明风能理论储量为32.26亿kW，而陆地可开发利用风能为2.53亿kW，近海可利用风能为7．5亿kW，居世界前列．随着我国经济的持续快速增长，对能源的需求与传统化石能源对环境污染的矛盾越来越突出，发展新 的清洁可再生能源成为解决矛盾的有效方法．在目前许多新能源的开发利用中，风力发电凭借其技术的优势和单机容量的高速增长使得风能成为目前世界上增长速度最快最具有竞争力的可利用新能源。[1]本文主要介绍风电场并网对电力系统的影响。
一、对调峰、调频与备用的影响
大规模风电并网的重要制约因素是电网可为风电提供的调峰能力，必须利用全网的调峰、调频能力进行统一平衡，时，常规机组减少出力为风电提供空间。电接入电网功率。风电的反调峰特性，例如，东北电网受冬季火电机组供热影响，反调峰特性，使得系统调峰异常困难，进入制风电出力，最多时限制近
二、对电压与无功功率控制的影响风电机组类型不同，无功功率特性差异很大。早期的风电场多采用的是固定转速风电机组—异步发电机，吸收系统无功且无功不可控，功控制。风机的无功功率不可控，必然导致电压忽高忽低，无功补偿装置频繁投切。风电对系统的电压要求很高（电压偏差不得超过应用的变速风电机组—双馈异步电机和直驱风电机组在1.0，不向系统吸收无功，解决了部分无功电压问题，但不具备恒电压调节能力。区域性无功电压调节问题还需要通过安装SVC等动态无功补偿装置、输电通道动态无功补偿设备以及频繁投切的低容低抗来实现。[5]风电功率波动影响主网潮流分布，同时电压波动使无功补偿设备频繁投切。风电场的利用小时数很低一般在电场送出线路长时间会处于轻载状态，电压必然偏高，低抗将长时间投入运行。
三、对电能质量的影响有相当一部分风电机组直接并入配电网，由此带来的电能质量问题尤为突出。电压波动和闪变：风力发电机组大多采用软并网方式，但是在启动时仍会产生较大的冲击电流。当风速超过切出风速时，乎同时动作，这种冲击对配电网的影响十分明显。都会导致风机出力的波动，而其波动正好处在能够产生电压闪变的频率范围之内（低于Hz），因此，风机在正常运行时也会给电网带来闪变问题，影响电能质量。电给系统带来谐波的途径主要有两种。接和电网相连的固定转速风电机组，定的谐波，不过过程很短，发生的次数也不多，通常可以忽略。但是对于变速风电机组则不然，变速风电机组通过整流和逆变装置接入系统，谐波的范围内，则会产生很严重的谐波问题，逐步得到解决。另一种是风力发电机的并联补偿电容器可能和线路电抗发生谐振，行中，曾经观测到风电场出口变压器的低压侧产生大量谐波的现象。才能保证全额接受风电和电网安全稳定运行。风电功率具有不确定性，将导致负荷峰谷差增大，使得系统调峰异常困难。火电机组固有的调峰能力大为下降，2008 年冬季以后，多次因低谷调峰问题被迫限400 MW。[6]
需后期改造以配备相应的补偿装置来进行无10%），但它本身就是一个无功干扰源。目前普遍—永磁同步机能够保证风机功率因数AVC 等系统手段来实现。风电场提高电压控制手段一般通过2 100～2 400 h，机组出力小于额定功率
如果整个风电场所有风机几不但如此，风速的变化和风机的塔影效应一种是风力发电机本身配备的电力电子装置。软启动阶段要通过电力电子装置与电网相连，如果电力电子装置的切换频率恰好在产生随着电力电子器件的不断改进，当风电功率增加5%的概率最大，所以风[6]谐波污染：风这一问题也在
[4][2]
[5]25 对于直会产生一在实际运系统调峰裕度必须大于风加之风电的风机会从额定出力状态自动退出运行。
四、对发电计划与调度的影响
风能的不可控性使得对风电不可能像对其他传统电源一样可以进行可靠预测。风电场并 网以后，电网的可用调峰容量减去用于平衡负荷波动的备用容量后，剩余的可用调峰容量都能够用于为风电调峰，但如果整个电网可用于风电的调峰容量有限，则风电场的实际运行就会受到一定的限制，在电网无法完全平衡风电场的功率波动时，需要限制风电注人电网的功率。[4]由于当前我国电网中风电的比例不高，因此在电网调度工作中一般不把风电纳入电网调度．且由于尚未开展风电功率预测的研究与应用，因此风电功率的波动对于电网而言完全是随机的，最严重的情况就等于整个风电装机容量大小的风电功率在短时间内的波动，虽然发生这种情况的概率较小，但是在实际运行中仍无法排除发生这种情况的可能性由于系统需要有与风 电场额定容量相当的备用容量，在风停时替代风电场，这使得风电上网成本增加。 目前，我国相关省区电网调度根据风由各省自行平衡，基本上不安排风电的发电调度计划。
结语
随着气候的变迁，环境的恶化资源的短缺发展新的清洁可再生能源已成为一种趋势合理地开发和利用风能成为解决矛盾的一种方法，的成果，对我国电网进一步的改造和开发新技术以支撑风电的大规模并网．的快速稳步发展。
参考文献：
[1]裴哲义，董存，辛耀中。我国风电并网运行最新进展[2]张洋 ，风电场无功补偿容量及其控制方法的研究[3]陈向民，姚强。风力发电前经济技术分析[4]胡斌，杨鹏举。关于风电接入系统若干问题的思考[5]吴雄飞。大型风电并网系统电压稳定性研究[6]电监会．我国风电发展情况 调研报告
只要结合我国的实际情况，[J] 新能源 [D]．长春[J] 科技创新导报[J] 中国电力教育[J ]宣称供电公司[D]．北京 ：国家电力监管委员会借鉴国外已有以支持国民经济 第11期
：东北电力大学，2010 NO.35
2010
，2005． 36期 2009．
电场实际发电出力对网内其他电厂出力进行调整， 年第 ，
推荐第8篇：风力发电考试
1.电力系统：用于生产，传输，交换，分配，消耗电能的系统：
一次部分：用于能量生产，传输，交换，分配，消耗的部分
二次部分：对一次部分进行检测，监视，控制和保护的部分
2.风电场和常规电厂的区别：单机容量小；电能生产比较分散，发电机数目多；输出的电压等级低；类型多样化；功率输出特性复杂；并网需要电力电子换流设备
3.风电厂电气一次系统组成：风电机组；集电系统；升压站；厂用电系统。
4．变压器铜损：铜导线存在着电阻，电流流过消耗一定功率，变为热量
变压器铁损：铁心中的磁滞损耗和涡流损耗
5.常用的开关电器：断路器（切断电路），隔离开关（在电气设备和熔断器间形成明显的电压断开点，运行方式改变时倒闸操作），熔断丝（有故障电流时断开电路），接触器（电路正常开合闸，无法断开故障电路）。
6.集肤效应：靠近导体表面处的电流密度大于导体内部电流密度的现象。随电流频率升高，集肤效应使导体的电阻增大，电感减小！
7.电流互感器：串接一次系统，将大电流变为小电流
二次开路后果：出现的高压电危机人身及设备安全；铁心中产生大量剩磁；长时间作用铁心过热
8.电压互感器作用:并接一次系统，将高电压变成低电压
二次侧短路：引起很大短路电流，造成互感器烧毁
9.电气设备选择的技术条件：按照正常工作状态选择；按照短路状态校验；电气选择的环境因素；环境保护
10.电流继电器和电压继电器有何作用？他们如何接入电气一次系统?
电流继电器反应一次回路中的电流越限，用于二次系统的保护回路，用以启动时间继电器的动作或直接触发断路器分闸。
电流继电器用于继电保护装置中的过电压保护或欠电压闭锁
11.配电装置的最小净距：无论在正常最高工作电压或出现内，外部过电压时，都不至使空气间隙被击穿。
12.A,B,C,D,E类安全净距的具体含义
A1：带电部分至接地部分之间的最小安全净距
A2：不同相的带电导体之间
B1：带电部分至栅状遮栏间的距离和可移动设备在移动中至带电裸导体间的距离 B2：带电部分至网状遮栏
C：无遮拦裸导体至地面
D：停电检修的平行无遮栏
E：屋内配电装置通向屋外的出线套管中心线
12.雷电类型：直击雷；感应雷；球星雷。
13.雷电防护：避雷针，避雷线，避雷器，避雷带和避雷网，接地装置
14.风电场防雷性能衡量标准：耐雷水平，雷击跳闸率
15.变流系统的功能，电力变换，控制功率，控制转矩，调节功率因素
推荐第9篇：风力发电原理
风轮是吸收风的能量并将其转换成机械能的部件。
风以一定的速度和攻角作用在桨叶上，使桨叶产生旋转力矩而转动，将风的能量转变成机械能，风越大，风轮接受风的能量也越大，风轮转得就越快。
风力发电机原理
漆包铜线绕成线圈，用永久磁铁产生磁场，线圈在磁场中旋转，切割磁力线产生电动势，线圈转得越快，切割磁力线的速度就越高，产生的电压也越高，对外电路提供的功率就越大，线圈和磁铁相对旋转的动力来源于风轮，通过风轮和发电机就可以将风的能量转变成电能。
控制器的作用
控制器的作用主要有：充电、防止电瓶过充电、防止电瓶过放电、给发电机提供泄荷通路。
A、发电机发出的是单相或三相交流电，给直流电瓶充电需要直流电，通过整流管将交流变直流（整流）给电瓶充电。
B、铅酸蓄电瓶充满电后，继续大电流充电，就造成电瓶过充电，电瓶充满后过充造成电瓶液的损耗、极板变形，严重影响电瓶使用寿命。
C、铅酸蓄电瓶对外放电到其70%的额定容量时，应立即停止对外放电，否则过度放电，将导致极板弯曲，板栅损坏，活性物质脱落，造成电瓶容量不可恢复的减退，甚至导致电瓶失效。
D、电瓶充满后，风力发电机发出的电不能提供给电瓶，控制系统断开充电线路，这时风力发电机发出的电没有了去路，发电机失去了负载，发电机的阻力变得很小，这时发电机的转速就会成倍升高，若遇到强风，发电机转速就会迅速升高，叶轮越转越快，造成飞车。因此，必须给发电机提供一负载来泄荷，通常泄荷是由电阻来承担，将发电机发出的电能通过泄荷电阻转化成热能消耗掉。
逆变器的作用
储存在电瓶中的直流电，只能供给直流电器工作，如直流灯泡等，而家用电器基本上都是交流电器，电压是交流220伏的，因此，要将电瓶的低压直流电转化成220伏的交流电（直流转变成交流，这个过程称为逆变），这个任务就由逆变器来完成。
推荐第10篇：风力发电报告
国内外风力发电技术 的现状与发展趋势
风能是一种可再生的清洁能源。近30年来，国际上在风能的利用方面，无论是理论研究还是应用研究都取得了重大进步。风力发电技术日臻完善，并网型风力发电机单机额定功率最大已经到5MW，叶轮直径达到126m。截止2005年世界装机容量已达58,982MW，风力发电量占全球电量的1%。中国成为亚洲风电产业发展的主要推动者之一，其总装机容量居世界第8位，2005年新增装机容量居世界第6位。今后，国内外风力发电技术和产业的发展速度将明显加快。
1 引
言
风是最常见的自然现象之一，是太阳对地球表面不均衡加热而引起的“空气流动”，流动空气具有的动能称之为风能。因此，风能是一种广义的太阳能。据世界气象组织（WMO）和中国气象局气象科学研究院分析，地球上可利用的风能资源为200亿kW，是地球上可利用水能的20倍。中国陆地10m高度层可利用的风能为2.53亿kW，海上可利用的风能是陆地上的3倍，50m高度层可利用的风能是10m高度层的2倍，风能资源非常丰富。
风能是一种技术比较成熟、很有开发利用前景的可再生能源之一[1]。风能的利用方式不仅有风力发电、风力提水，而且还有风力致热、风帆助航等。因此，开发利用风能对世界各国科技工作者具有极强的魅力，从而唤起了世界众多的科学家致力于风能利用方面的研究。在本文中，将对国内外风力发电技术的现状和发展趋势进行论述。
2 风力发电基本知识
2.1 风能的计算公式
空气运动具有动能。风能是指风所具有的动能。如果风力发电机叶轮的断面积为A，则当风速为V的风流经叶轮时，单位时间风传递给叶轮的风能为
（1）
其中：单位时间质量流量m=ρAV
（2）
在实际中，式中：
PW—每秒空气流过风力发电机叶轮断面面积的风能，即风能功率，W；
（3） Cp—叶轮的风能利用系数；
m—齿轮箱和传动系统的机械效率，一般为0.80—0.95，直驱式风力发电机为1.0； e—发电机效率，一般为0.70—0.98； —空气密度，kg/m3；
A—风力发电机叶轮旋转一周所扫过的面积，m2； V—风速，m/s。
2.2 贝茨（Betz）理论
第一个关于风轮的完整理论是由德国哥廷根研究所的A·贝茨于1926年建立的。
贝茨假定风轮是理想的，也就是说没有轮毂，而叶片数是无穷多，并且对通过风轮的气流没有阻力。因此这是一个纯粹的能量转换器。此外还进一步假设气流在整个风轮扫掠面上的气流是均匀的，气流速度的方向无论在风轮前后还是通过时都是沿着风轮轴线的。
通过分析一个放置在移动空气中的“理想”风轮得出风轮所能产生的最大功率为
—空气密度，kg/m3；
（4）
式中：Pmax—风轮所能产生的最大功率；
A—风力发电机叶轮旋转一周所扫过的面积，m2； V—风速，m/s。
这个表达式称为贝茨公式。其假定条件是风速与风轮轴方向一致并在整个风轮扫掠面上是均匀的[2]。 将(4)式除以气流通过扫掠面A时风所具有的动能，可推得风力机的理论最大效率
（5）
(5)式即为有名的贝兹（Betz）理论的极限值。它说明，风力机从自然风中所能索取的能量是有限的，其功率损失部分可以解释为留在尾流中的旋转动能。
能量的转换将导致功率的下降，它随所采用的风力机和发电机的型式而异，因此，风力机的实际风能利用系数Cp
2.3 温度、大气压力和空气密度
通过温度计和气压计测试出实验地点的环境温度和大气压，由下式计算出空气密度。
（6）
式中：ρ—空气密度，kg/m3； h—当地大气压力，Pa； t—温度，℃。
从空气密度公式可以看出，空气密度的大小与大气压力、温度有关。
2.4 风力机的主要组成
1) 小型风力发电机
小型水平轴风力机主要组成部分有：风轮、发电机、塔架、调向机构、蓄能系统、逆变器等。 （1）风轮 风轮是风力机从风中吸收能量的部件，其作用是把空气流动的动能转变为风轮旋转的机械能。水平轴风力发电机的风轮是由1~3个叶片组成的。叶片的结构形式多样，材料因风力机型号和功率大小而定，如木心外蒙玻璃钢叶片、玻璃纤维增强塑料树脂叶片等。
（2）发电机
在风力发电机中，已采用的发电机有3种，即直流发电机、同步交流发电机和异步交流发电机。小型风力发电机多采用同步或异步交流发电机，发出的交流电通过整流装置转换成直流电。
（3）塔架
塔架用于支撑 发电机和调向机构等。因风速随离地面的高度增加而增加，塔架越高，风轮单位面积捕捉的风能越多，但造价、安装费等也随之加大。
（4）调向机构
垂直轴风力机可接受任何方向吹来的风，因此不需要调向机构。对于水平轴风力机，为了得到最高的风能利用效率，应用风轮的旋转面经常对准风向，需要对风装置。常用的调向机构主要有尾舵、舵轮、电动对风装置。
（5）限速机构
当风速高于风力机的设计风速时，为了防止叶片损坏，需要对风轮转速进行控制。 （6）贮能装置
贮能装置对独立运行的小型风力机是十分重要的。其贮能方式有热能贮能、化学能贮存。 （7）逆变器
用于将直流电转换为交流电，以满足交流电气设备用电的要求。 2) 大型风力发电机
大型风力发电机组由两大部分组成：气动机械部分和电气部分。气动机械部分包括风轮、低速轴、增速齿轮箱、高速轴，其功能是驱动发电机转子，将风能转换为机械能。电气部分包括异步发电机、电力电子变频器、变压器和电网，其功能是将机械能转换为频率恒定的电能。近年来，又研制成功了直驱式变速恒频风力发电机组（无增速齿轮箱）。
3 风力机与风力发电技术
3.1 风力机与风力发电技术的发展史
风能，是人类最早使用的能源之一。远在公元前2000年，埃及、波斯等国已出现帆船和风磨，中世纪荷兰与美国已有用于排灌的水平轴风车。我国是世界上最早利用风能的国家之一，早在距今1800年前，我国就有风力提水的记载。1890年丹麦的P·拉库尔研制成功了风力发电机，1908年丹麦已建成几百个小型风力发电站。自二十世纪初至二十世纪六十年代末，一些国家对风能资源的开发，尚处于小规模的利用阶段[4]。
随着大型水电、火电机组的采用和电力系统的发展，1970年以前研制的中、大型风力发电机组因造价高和可靠性差而逐渐被淘汰，到二十世纪六十年代末相继都停止了运转。这一阶段的试验研究表明，这些中、大型机组一般在技术上还是可行的，它为二十世纪七十年代后期的大发展奠定了基础。
1980年以来，国际上风力发电机技术日益走向商业化。主要机组容量有300kW、600kW、750kW、850kW、1MW、2MW。1991年丹麦在Vindeby建成了世界上第一个海上风电场，由11台丹麦Bonus 450kW单机组成，总装机4.95MW。随后荷兰、瑞典、英国相继建成了自己的海上风电场。
目前，已经备离岸风力发电设备商业生产能力的厂家，主要有丹麦的Vestas（包括被其整合的NEG-Micon），美国的GE风能，德国的Nordex、Repower、Pfleiderer/Prokon、Bonus和德国著名的Enercon公司。单机额定功率覆盖范围从2MW、2.3MW、3.6MW、4.2MW、4.5MW到5MW。叶轮直径从80m、82.4m、100m、110m、114m、116m到126m。
3.2 风力机的种类
风力发电机是把风能转换为电能的装置，鉴于风力发电机种类繁多，因此分类法也是多种。按叶片数量分，单叶片，双叶片，三叶片，四叶片和多叶片；按主轴与地面的相对位置分，水平轴、垂直轴(立轴)式；按桨叶工作原理分，升力型、阻力型。目前风力发电机三叶片水平轴类型居多。
水平轴风力机，风轮的旋转轴与风向平行，如图1所示；垂直轴风力机，风轮的旋转轴垂直于地面或气流方向，如图2所示。
4 国内外风力发电的现状
4.1 世界风力发电的现状
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51750.9MW，约占世界总装机容量的87.7%。
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。报告还指出中国2020年风电装机有可能达到1.7亿千瓦[6]、[7]。
国内风力发电的现状
根据国家气象科学院的估算[8]，我国陆地地面10米高度层风能的理论可开发量为32亿kW，实际可开发量为2.53亿kW。海上风能可开发量是陆地风能储量的3倍。 内蒙古 实际可开发量
0.618亿kW 西藏
实际可开发量
0.408亿kW 新疆
实际可开发量
0.343亿kW 青海
实际可开发量
0.242亿kW 黑龙江
实际可开发量
0.172亿kW
2005年中国除台湾省外新增风电机组592台，装机容量50.3万kW。与2004年当年新增装机19.8万kW相比，2005年当年新增装机增长率为254%。
截至2005年底，中国除台湾省外累计风电机组1864台，装机容量126.6万kW，风电场62个。分布在15个省（市、自治区、特别行政区），它们按装机容量排序如表3所示。与2004年累计装机76.4万kW相比，2005年累计装机增长率为65.6%。2005年风电上网电量约15.3亿kW.h[9]。
中国“十一五”国家科技支撑计划重大项目“大功率风电机组研制与示范”支持1.5~2.5MW、2.5MW以上双馈式变速恒频风电机组的研制；1.5~2.5MW、2.5MW以上直驱式变速恒频风电机组的研制；1.5MW以上风电机组叶片、齿轮箱、双馈式发电机、直驱式永磁发电机的研制及产业化；1.5MW以上双馈式风电机组控制系统及变流器、直驱式风电机组控制系统及变流器的研制及产业化；近海风电场建设关键技术的研究；近海风电机组安装及维护专用设备的研制；大型风电机组相关标准制定及风电技术发展分析等16个课题的研究[10]。“十一五”末，我国风电技术的自主研发能力将接近世界前沿水平。
4.3小型风力发电机
4.3.1小型风力发电机行业现状
作为农村可再生能源主要支柱之一的小型风力发电行业在2005年度得到长足的发展，从事小型风电产业的开发、研制、生产单位达到70家。据23个生产企业报表统计，2005年共生产30kW以下独立运行的小型风力发电机组共33,253台，比上年增长34.4%，其中200W、300W、500W机组共生产24,123台，占全年总产量的72.5%；15个单位共出口小型风力发电机组5,884台，比上年增长40.7%，创汇282.7万美元，主要出口到菲律宾、越南等24个国家和地区。并且，由于汽油、柴油、煤油价格飞涨，且供应渠道不畅通，内陆、江湖、渔船、边防哨所、部队、气象站和微波站等使用柴油发电机的用户逐步改用风力发电机或风光互补发电系统。
4.3.2 小型风力发电机行业发展趋势
1) 由于广大农牧民生活水平提高、用电量不断增加，因此小型风力发电机组单机功率在继续提高，50W机组不再生产，100W、150W机组产量逐年下降，而200W、300W、500W和1kW机组逐年增加，占总年产量的80%。
2) 由于广大农民迫切希望不间断用电，因此“风光互补发电系统”的推广应用明显加快，并向多台组合式发展，成为今后一段时间的发展方向。
3) 随着国家《可再生能源法》及《可再生能源产业指导目录》的制定，相继还会有多种配套措施及税收优惠扶植政策出台，必将提高生产企业的生产积极性，促进产业发展。
4) 目前我国尚有2.8万个村、700万户、2,800万人口没有用上电，且分散居住在边远山区、农牧区、常规电网很难达到，有关专家分析700万无电用户中、300万户可用微水电解决用电，而400万户可以用小型风力发电或风光互补发电，满足农牧民用电需要[11]。 4.3.3浓缩风能型风力发电机
浓缩风能型风力发电机由内蒙古农业大学新能源技术研究所研制，已获得中国实用新型专利（专利号：ZL94244155.9）。该型风电机组将稀薄的风能经浓缩风能装置加速、整流和均匀化后驱动叶轮旋转发电，从而提高了风能的能流密度，降低了自然风的湍流度，改善了风能的不稳定等弱点，提高了风能品位，降低了风电度电成本。该风力发电机具有的切入风速低、发电量大、噪音低、安全性高、寿命长、度电成本低等特点。 浓缩风能型风力发电机可独立运行、风光互补运行、多机联网运行和并入低压电网运行。现已研制开发的系列产品有200W、300W、600W、1kW、2kW等机组。浓缩风能型风力发电机经过中试后，可以向中、大型机组发展。这种新型风电技术在中国和世界的应用，将有效地提高风电系统的供电水平和质量，有效地利用低品位的风能，提高风电商品竞争力，具有重要的经济益和生态环保效益[12]。
5 结
论
在今后的20年内，国际上风力发电产业将是增长速度最快的产业，风力发电技术也将进入快速发展的黄金时期；在中国，并网型风力发电机组装机容量增长速度将明显加快，令世界瞩目，离网型风力发电机组发展的地域广、潜力大，装机总容量最终将超过并网型风力发电机组。
田德，吉林松原人，1958年8月生。内蒙古农业大学教授，华北电力大学教授，博士生导师。1985年赴日本留学，1992年9月获得日本明星大学电气工程学博士学位。现任中国农业工程学会理事、中国太阳能学会理事、《太阳能学报》编委、全国“百千万人才工程”第
一、二层次人选。享受国务院政府特殊津贴。省级中青年突贡专家。省级优秀留学回国人员。主持完成的项目获内蒙古自治区科技进步一等奖1项，已获得中国实用新型专利1项。正申请国家发明专利3项。发表研究论文50余篇，多篇被EI收录。主持完成和正在主持的科研项目有：3项国家自然科学基金资助项目、3项国际合作项目、1项国家“十一五”科技攻关项目、9项省部级项目、3项横向项目。现从事离网型风力发电系统、并网型风力发电系统和可再生能源利用的研究。
[参考文献] [1]贺德馨.2020年中国的科学和技术发展研究[J].科技和产业,2004,4(1):36.[2][法]D·勒古里雷斯(著),施鹏飞(译).风力机的理论与设计[M].北京:机械工业出版社,1987:31~33.[3]叶杭冶.风力发电机组的控制技术[M].北京:机械工业出版社,2006:11~13.[4]陈云程,陈孝耀,朱成名,等.风力机设计与应用[M].上海:上海科学技术出版社,1990:1~11,48~51 [5]世界风能协会.2005年全球风能统计[J].中国风能，2006（1）：17~20
[6] The European Wind Energy Aociation, Greenpeace International.Wind Force 12.2002.http://www.daodoc.com/gggs/xmsbtz/200610/t20061028_37554.htm，2006.12.17.[11]李德孚.2005年小型风力发电行业现状与发展[J].中国风能,2006,(2):9～11 [12]田
德,王海宽，韩巧丽.浓缩风能型风力发电机的研究与进展[J].农业工程学报(增刊)，中国农业工程学会第七次全国会员代表大会暨学术年会论文集，2003,19:177～181.
第11篇：风力发电前景
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。中国风能储量很大、分布面广，风力发电产业迅速发展，成为继欧洲、美国和印度之后的全球风力发电主要市场之一。
从2003年到2010年，中国风电装机容量快速增长，累计装机容量从2003年末的56.7万千瓦增加到了2010年的突破4000万千瓦。中国正逢风电发展的大好时机，风电设备市场需求增加。除了风电设备整机需求不断增加之外，叶片等风电设备零部件的供给能力仍不能完全满足需求，市场需求潜力巨大。风机叶片是风能技术进步的关键核心风力机部件，其良好的设计、可靠的质量和优越的性能是保证机组正常稳定运行的决定因素。中国风机叶片行业的发展是伴随着风电产业及风电设备行业的发展而发展起来的。由于起步较晚，中国风机叶片最初主要是依靠进口来满足市场需求的。随着国内企业和科研院所的共同努力，中国风机叶片行业的供给能力迅速提升。
目前，中国风机叶片市场已经形成外资企业、民营企业、研究院所、上市公司等多元化的主体投资形式。外资企业主要有GE、LM、GAMESA、VESTAS等，国内企业以时代新材、中材科技、中复连众为代表。截至2009年底，中国境内的风电叶片厂商已经超过了60家。国内兆瓦级风电叶片生产厂商已有不下40家，形成了数个生产规模在1000套以上的寡头，行业集中度显著增强。
2010年以来，我国风电产业发展势头依然迅猛，风电叶片投资呈现平稳增长的良好发展势头。中航惠腾、时代新材、中材科技、东方电气等设备厂商争相发力国内风电叶片市场，产能持续提升，市场规模不断扩大。
叶片是风电部件中确定性较高、市场容量较大、盈利模式清晰的行业。随着供需紧张形势的缓解，风电叶片行业也将随之发生从群雄混战到几强争霸的转变，我国风电叶片产业正在经历一场行业性的洗牌整合。随着风电叶片市场规模的扩大，成本和售价都将下降，但具备规模、技术和成本优势的企业成本下降速度将超过售价降低速度，盈利超过平均水平。未来的行业竞争格局要求厂商规模扩大、成本降低、并在技术上保持一定优势。
中投顾问发布的《2012-2016年中国风电叶片市场投资分析及前景预测报告》共六章。首先介绍了风电叶片的组成部件、工作原理、设计规范、生产工艺等，接着全面分析了风电叶片行业发展面临的政策环境、经济环境、社会环境及行业环境。然后具体介绍了风电设备产业和风电叶片行业的现状，最后细致分析了国际、国内重点风电叶片生产企业的经营状况。您若想对风电叶片市场有个系统的了解或者想投资风电叶片制造，本报告是您不可或缺的重要工具。
第12篇：风力发电原理
▲1-3 风能具有哪些特点？
（1）风能蕴藏量大、分布广。（2）风能是可再生能源。（3）风能利用基本没有对环境的直接污染和影响。(4)风能的能量密度低。（5）不同地区风能差异大。（6）风能具有不稳定性。
▲1- 风力发电技术的发展状况
当前风电技术和设备的发展主要呈现大型化、变速运行、变桨距、无齿轮箱等特点。
(1)水平轴风电机组技术成为主流。（2）风电机组单机容量持续增大。（3）变桨距技术得到普遍应用。（4）变速恒频技术得到快速推广。（5）直驱式、全功率变流技术得到迅速发展。（6）大型风电机组关键部件的性能日益提高。（7）智能化控制技术广泛应用。（8）叶片技术不断进步。（9）适应恶劣气候环境的风电机组得到重视。（10）低电压穿越技术得到应用。
（11）海上风电技术成为重要发展方向。（12）标准与规范逐步完善。
▲2-8 为什么国际上通行的计算平均的时间间隔都取在10min至2h范围？
由范德豪芬的平均风速功率谱曲线可知，在10min至2h范围的平均风速功率谱低而平坦，平均风速基本上是稳定值，可以忽略湍流的影响。 ▲2-9 什么是风速廓线？
在大气边界层中，由于空气运动受地面植被、建筑物等得影响，风速随距地面的高度增加而发生明显的变化，这种变化规律成为风剪切或风速廓线。 ▲2-11 什么是风向玫瑰图？
风向玫瑰图常用来表示某一风向一年或一个月出现的频率。
▲2-15 风在静止叶片上的空气动力是如何形成的？
由于叶片上方和下方的气流速度不同（上方速度大于下方速度），因此叶片上、下方所受的压力也不同（下方压力大于上方压力），总得合力F即为叶片在流动空气所受到的空气动力。
▲2- 风的测量设备？
风向：风向标、光电管、码盘。 风速：皮托管、热线风速仪、风杯、螺旋叶片。
▲2- 风能资源评估及风电场选址
评估参数：平均风速、主要风向分布、风功率密度、年风能可利用小时。宏观选址：（1）风能质量好（2）风向基本稳定（3）风速变化小（4）尽量避开灾难性天气频发地区（5）发电机组高度范围内风速的垂直变化小。（6）地形条件好。（7）地址情况能满足塔架基础、房屋建筑施工的要求，远离强地震带等。（8）对环境的不利影响小。（9）尽可能接近电网并考虑并网可能产生的影响。（10）交通方便。微观选址：（1）考虑地形的影响（2）考虑机组的排列方式。
▲4-7 什么是并网风力发电机变速恒频运行方式？哪些类型的发电机？
在不同风速下，为了实现最大风能捕获，提高风电机组的效率，发电机的转速必须随着风速的变化不断进行调整，处于变速欲行状态，其发出的频率需通过一定的恒频控制技术来满足电网要求。双馈异步交流发电机，永磁低速交流发电机
▲4-8 双馈异步发电机的基本工作原理。
(公式)n2为转自中通入频率为f2的三项对称交流励磁电流后所产生的旋转磁场相对于转自本身的旋转速度（r\\min），改变f2,即可改变n2。设n1为对应于电网频率50Hz时发电机的同步转速，而n为发电机转自本身的旋转速度，只要n+n2=n1，则定子绕组感应出的电动势的频率将始终维持为电网频率f1不变。由转差率公式s=。。。可得f2=sf1。所以只要在转子的三相对称绕组中通入转差频率的电流，双馈异步发电机可实现变速恒频运行的目的。
双馈型异步发电机实行交流励磁，励磁电流的可调量为其幅值、频率和相位。调节频率，可保证发电机转速变化时发出电能频率的稳定；调节幅值，可调节发出的无功功率；改变转子励磁电流的相位，调节了发电机的功率角。在一定工况下，转子也向电网馈送能量。
▲4-9 叙述双馈异步发电机的功率流向。
（1）亚同步状态 当n
▲5-1 风力发电机组的控制系统一般应具有哪些功能？
（1）根据风速信号自动进入起动状态或从电网自动切除。（2）根据功率及风速大小自动进行转速和功率控制。（3）根据风向自动对风。（4）根据电网和输出功率要求自动进行功率因数调整。（5）当发电机脱网时，能确保机组安全停机。（6）在机组运行过程中，能对电网、风况和机组的运行状况进行实时监测和记录，对出现的异常情况能够自行准确的判断并采取相应的保护措施，并能够根据记录的数据，生成各种图表，以反映风力发电机组的各项性能指标。（7）对在风电场中运行的风力发电机组具有远程通信的功能。（8）具有良好的抗干扰和防雷保护措施，以保证在恶劣的环境里最大限度的保护风电机组的安全可靠运行。
▲5-2 风力发电机组在运行过程中可以分为哪些状态？
待机状态，气动过程，欠功率运行状态，额定功率运行状态，正常停机状态和紧急停机状态。
▲5-3 Cp和叶尖速比的关系。
当叶尖速比逐渐增大时，Cp将先增大后减小。由于风速的变化范围很宽，叶尖速比就可以在很大的范围内变化，因此它只有很小的机会运行在最佳功率点上，即Cp取最大值所对应的工况点Cpmax，而且Cpmax对应唯一的叶尖速比opt，因此任一风速下只对应唯一的一个最佳运行转速。 ▲5-4 各阶段变桨距控制的目标
起动并网阶段：目标是实现风力发电机组的升速和并网最大风能捕获阶段：最大限度的利用风能，提高机组的发电量。恒功率控制阶段：控制机组的功率在额定值附近而不会超过功率极限。超风速切除阶段：使机组安全停机。
▲5-6 如何理解低于额定风速的最大风能捕获和高于额定功率的恒功率控制？
当风速变化且发电机功率没有超过额定功率时，只要调节风轮转速且桨距角保持最优位置不变就可实现最大风能捕获；高于额定功率时，通过增大桨距角来减小发电机的输出功率即可维持在额定功率附近，实现恒功率控制。
▲5-8 变速恒频系统？双馈异步交流发电机如何实现？
将具有绕线转子的双馈异步发电机与应用电力电子技术的IGBT变频器及PWM控制技术结合起来，使发电机在变速运转时能发出恒频恒压电能。双馈异步发电机是通过控制变流器来控制转子交流励磁完成的。
▲5-10 双馈和直驱在控制上各有何特点？
（1）双馈式风电系统需要齿轮箱，使机组重量有所增加，在机组的维护中，齿轮箱的故障率高。 直驱式风电机不需要齿轮箱，可以减轻机组的重量和减小故障率；发电机转速低，起动转矩大。（2）双馈式电机为异步发电机。定子绕组直接连接电网，转子绕组接线端由电刷集电环引出，通过变流器连接电网，变流器功率可以双向流动，通过转子交流励磁调节实现变速恒频运行，机组的运行范围宽，转速在额定转速0.6~1.1的范围内都可以获得良好的功率输出。 直驱式电机为同步发电机。定子绕组经全功率变流器接入电网，机组运行范围较宽。转子为多级永磁体励磁，永磁体的阻抗低，减小了系统损耗，但电机结构复杂，直径较大，运输困难。 （3）用于双馈式电机的变流器，流过转子电路的功率是额定功率一部分的转差功率，因此双向励磁变流器的容量仅为发电机容量的一部分，成本将会大大降低，容量越大优势越明显。 用于直驱式的变流器为全功率变频，容量大，成本高。 （4）双馈式风电系统网端采用定子电压或定子磁链定向的原则，可以实现并网功率的有功无功独立调节，功率因数可调。 直驱式风电系统网端采用网侧电压定向的原则，可以实现并网功率的有功无功解耦控制，功率因数可调。
▲6-1 什么是阻力型风机？什么是升力型风机？
阻力型垂直轴风机发电机主要是利用空气流过叶片产生的阻力作为驱动力；升力型则是利用空气流过叶片产生的升力作为驱动力。
▲6-2 垂直轴风力机的主要特点是什么？
优点：（1）寿命长，易维护安装。（2）利于环保，气动噪音小。（3）无需偏航对风。（4）叶片制造工艺简单。（5）运行条件宽松。缺点：（1）风能利用率低。（2）起动性能差（3）增速结构复杂。
▲7-1 简述离网风力发电系统的应用范围。
离网风力发电系统通常向大用户供电，或向农户、村落、农牧场供电。在风资源较丰富地区，企业对用电要求不高及离电网较远的农牧民户、村落、牧场用电负荷小，可采用离网风力发电系统。
▲7-2 离网风力发电机主要类型。
直流发电机、异步交流发电机。
▲7-3 简述风光互补系统的特点。
优点：（1）弥补独立锋利发电和太阳能光伏发电系统的不足，提供更加稳定的电能。（2）充分利用空间，事先地面和高空的合理利用。（3）共用一套送变电设备，降低工程造价。（4）同用一套经营管理人员，提高工作效率，降低运行成本。缺点：（1）与单一系统相比，系统设计较复杂，对控制要求较高。（2）由于是两类系统的合成，维护的难度和工作量较高。（3）太阳能和风能在时间上得互补特性随地区不同差异大，有时难以保证完全的连续稳定供电。
第13篇：风力发电2
风力发电2
既然时间有多余的，那就拼一下了，我就踏上了到近处看看的征途。走着走着发现手机都快没电了，这可是一个不小的震撼啊？不会我也到了手机也没有电了啊。这样的情况是有的，记得第一次去辽代驻地就是这样，弄得我又去了一次。
这弄得我真的动摇了啊，我犹豫了几分钟，回头看看自己走了有一段距离了。如果这次错过了，也许就没有机会了。真的不想放弃，可又怕。。。。最后情感战胜了理智。一步不停的又出发了，没有别的想法，就是一个目标，风力发电，也不想回头，可有时候都忍不住要回头看看，也是怕老回头会动摇自己的信心啊！又怕小栾打电话，如果他要打电话，我必须要往回返，所以就加快了步伐，一个劲的走下去了，不是的还要跑几步，真的越来越近，越来越兴奋，现在唯一担心的就是手机别没有了电，实在忍不住了，就照了几张远照，主要怕到了跟前手机没电了，就白跑了。深一脚浅一脚的终于到了，到了。
举起手机，卡卡卡卡卡的就照了几张，真好手机也没有电了，我真的也挺满意了，至少照了几张了，意料之中的事啊。既然手机没电了，就没有什么可犹豫的了，因为小栾随时就会打电话来的，所以要马上回去。
第14篇：风力发电原理
风力发电原理
风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。
风力发电正在世界上形成一股热潮，为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行；我国也在西部地区大力提倡。小型风力发电系统效率很高，但它不是只由一个发电机头组成的，而是一个有一定科技含量的小系统：风力发电机＋充电器＋数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要，各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。
风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13～25V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。
通常人们认为，风力发电的功率完全由风力发电机的功率决定，总想选购大一点的风力发电机，而这是不正确的。目前的风力发电机只是给电瓶充电，而由电瓶把电能贮存起来，人们最终使用电功率的大小与电瓶大小有更密切的关系。功率的大小更主要取决于风量的大小，而不仅是机头功率的大小。在内地，小的风力发电机会比大的更合适。因为它更容易被小风量带动而发电，持续不断的小风，会比一时狂风更能供给较大的能量。当无风时人们还可以正常使用风力带来的电能，也就是说一台200W风力发电机也可以通过大电瓶与逆变器的配合使用，获得500W甚至1000W乃至更大的功率出。
使用风力发电机，就是源源不断地把风能变成我们家庭使用的标准市电，其节约的程度是明显的，一个家庭一年的用电只需20元电瓶液的代价。而现在的风力发电机比几年前的性能有很大改进，以前只是在少数边远地区使用，风力发电机接一个15W的灯泡直接用电，一明一暗并会经常损坏灯泡。而现在由于技术进步，采用先进的充电器、逆变器，风力发电成为有一定科技含量的小系统，并能在一定条件下代替正常的市电。山区可以借此系统做一个常年不花钱的路灯；高速公路可用它做夜晚的路标灯；山区的孩子可以在日光灯下晚自习；城市小高层楼顶也可用风力电机，这不但节约而且是真正绿色电源。家庭用风力发电机，不但可以防止停电，而且还能增加生活情趣。在旅游景区、边防、学校、部队乃至落后的山区，风力发电机正在成为人们的采购热点。无线电爱好者可用自己的技术在风力发电方面为山区人民服务，使人们看电视及照明用电与城市同步，也能使自己劳动致富。风力发电机/图片/s150w.jpg风力发电机/图片/s300w.jpg
第15篇：复习资料(风力发电)
风力发电复习提纲
第1章 风力发电技术；第2章风能利用的历史
1.风力发电的意义及特点？（简答）
2.风力发电迅猛发展的原因？（论述）
3.风力发电技术未来发展趋势？（简答）
Ps：可自行查询资料，该部分题目答案同学们可以自由发挥
第3章 风力机的基本理论
名词解释、填空：风功率、阻力风机、升力风机
第4章 风力发电机组的结构设计
名词：叶尖速比、变桨径向线、弹性线、重心线、压力线、
填空：叶轮与塔架的位置关系可把水平轴风机分为（）和（）；叶尖的最大速度应不超过（）；风力机的辅助机构和特殊装置？
简答（填空）：风机的类型按按照用途的分类？
论述：风力机的结构组成？分别阐述各组成部分的功能？
第5章 风特性、风功率和测风
名词解释、填空：风、三圈环流、季风、风的测量、风级、年平均风速、风能、风功率密度 简答、填空或论述：自动测风系统组成，各部分的作用（p34）
第6章 Betz理论
名词解释、填空：贝兹极限
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名词：风力发电的逆变器、风力发电机组的并网运行、独立运行的风力发电机组、风力发电场，风力发电场的宏观选址、
简答：考虑发电机系统的方案时重点解决那些问题、什么是恒速（变速）恒频风力发电系统、风力发电系统按照发电机运行方式的分类、风力发电电能储存的必要性及蓄能方式、风力发电控制器的用途、风力发电机组并网运行的运行方式及各自的特点、风力-柴油发电联合运行的目的、目标、影响因素、风力-柴油联合发电系统的结构组成、风力与太阳光联合发电系统的构成及作用、独立运行的风力发电系统主要部件及作用、风力发电场宏观选址的原则、风力发电机组微观选址的一般原则、风力发电场选址与风力机机型选择的关键是什么？风力发电场并网对电力系统的冲击？影响风力发电经济性的主要因素有哪些、风力发电场对环境的有利及不利影响、风力发电的经济性指标、风力发电机组工作参数及其安全运行范围
填空：风力发电机组的功能、风力发电电能储存的必要性及蓄能方式、柴油联合发电系统的实用性评价指标与评价方法、风力与太阳光联合发电系统的构成、独立运行的风力发电系统主要部件、风能资源评估的主要指标、风力发电场宏观选址的技术标准、较有代表性的风力发电使用软件是什么、论述：风力发与太阳光联合发电的优缺点、独立运行风力发电系统的优点和缺点、风力发电场并网对电力系统负荷预测、规划和运行的影响、
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第16篇：风力发电控制系统
（三）风电控制发展动态
尽管目前风电场大多还在使用恒速风机，不少风机厂商也在制造兆瓦级以上恒速风机。但是有趋势表明：未来几年变浆距功率调节方式将取代定浆距功率调节方式；变速恒频方式将取代恒速恒频方式，以达到最大限度地提高风能的利用效率。使用变速风机有多种方案可供选择：采用通过电力电子装置与电网相连的同步多极电机，取消风机上常用的变速齿轮箱，减少风机的故障率；或者采用双馈感应电机，实现风机以最佳叶尖比运行。由于电力电子元件的性能不断提高，价格不断下降，以IGBT为代表的新型电力电子器件的最大功率已经达到MVA级，升关频率达到10kHZ，脉定调制技术（PWM）的采用有效地抑制了电力电子器件容易带来的谐波。如果把这些技术用于控制系统，可以屏蔽掉风机固有的随机特性对电网的影响，提高捕获风能的效率，较少对桨叶和驱动轴的应力损伤，降低空气动力噪声水平，改进风机运行的灵活性。同样，电力电子器件性能价格比的不断提高为新型风电机的应用和新型控制系统的应用提供了可能。比如：双馈电机实现了对风机速度和功率因数的控制。在风速变化及风机端电压变化的情况下，保证风机的稳定高效运行。还可以承担有功及无功电压调节的任务，在系统中起到常规发电机组的作用，这也是风电发展到一定规模以后的必然要求。
需要重点研究的内容
风电机最优控制方案、风电机控制器可靠性研究、人性化中文界面监控系统、风机并网静态稳定和动态稳定的研究和仿真计算、大功率IGBT逆变器、风电设备防雷保护系统。
第17篇：风力发电技术
风力发电技术和风能利用方式
1973年发生石油危机以后，西方发达国家为寻求替代石化燃料的能源，在风力发电技术的研究与应用上投入了相当大的人力和资金，充分综合利用空气动力学、新材料、新型电机、电力电子技术、计算机、自动控制及通信技术等方面的最新成果，开创了风能利用的新时期。
德国、美国、丹麦等国开发建立了评估风力资源的测量及计算机模拟系统，发展了变桨距控制及失速控制的风力机设计理论，采用了新型风力机叶片材料及叶片翼型，研制出了变极、变滑差、变速恒频及低速永磁等新型发电机，开发了由微机控制的单台和多台风力发电机组成的机群的自动控制技术，从而大大提高了风力发电的效率和可靠性。
风电场是大规模利用风能的有效方式，20世纪80年代初在美国加利福尼亚州兴起。而海岸线附近的海域风能资源丰富，风力强，风速均匀，可大面积采获能量，适合大规模开发风电。然而在海上建造难度也大：巨大的基座必须固定入海底30m深度，才能使装置经受得住狂风恶浪的冲击；水下的驱动装置和电子部件必须得能防止高盐度海水的腐蚀；与陆地连接还得需要几公里长的海底电缆。
2.2风电装机容量
德国的风力发电装机容量已达610.7万kW，占德国发电装机容量的33%，居世界第1位。西班牙风电装机容量283.6万kW，居世界第2位。美国风力发电装机容量已达261万kW，居世界第3位。丹麦风电技术也很先进，装机容量234.1万kW。印度风电增长很快，到2000年累积装机容量已达到122万kW。日本的风电装机容量46万kW，运行较稳定的是海岸线或岛上的风力发电站，已达576台风电设备。
2.3各国的风力发电政策
目前风电机组成本仍比较高，但随着生产批量的增大和技术的进一步改进，成本将会继续下降 (见表1) 。许多国家建立了众多的中型和大型风力发电场，并形成了一整套有关风力发电场的规划方法、运行管理和维护方式、投融资方式、国家扶持的优惠政策及规范、法规等。
表1世界风电装机容量（万kW）和发电成本（美分/kW·h）
年份19831985198719891991199319951997199819992000
容量149414417121629847876410151393184
5成本15.310.97.26.66.15.65.35.15.04.94.8
数据来源：丹麦BTM咨询公司
欧洲发展风电的动力主要来自于改善环境的压力，将风电的发展作为减少二氧化碳等气体排放的措施。德国、丹麦、西班牙等国都制定了比较高的风电收购电价，保持了稳定高速的增长，1996年以后年增长率超过30%，使风电成为发展最快的清洁电能。丹麦风电技术的发展策略是政府不直接支持制造厂商，而是对购买风电机组的用户提供补贴。英国的《可再生能源责任法规》要求到2010年，每个电力供应商必须使可再生能源的电力供应量达到总电量的10%。
美国政府为鼓励开发可再生能源，在20世纪80年代初出台了一系列优惠政策。联邦政府和加利福尼亚州政府对可再生能源的投资者分别减免了25%的税赋，规定有效期到198
5年底，另外立法还规定电力公司必须得收购风电，并且价格应是长期稳定的。这些政策吸引了大量的资金采购风电机组，使刚刚建立起来的丹麦风电机组制造业获得了大批量生产和改进质量的机会。到1986年这3个风电场的总装机容量达到160万kW。2002年美国德州的风电容量为118万kW。德州政府规定，到2009年可再生能源的发电容量至少应达到200万kW，并拟订了110.4万kW的风电建设计划。
印度是一个缺电的发展中国家，政府制定了许多鼓励风电的政策，如投资风电的企业，可将风电的电量储蓄，在电网拉闸限电时，使有储蓄的企业能够得到优先供电。
澳大利亚的发电能源主要依靠煤炭。政府为改善电能结构，制定了一项强制性的可再生能源发电计划，太阳能——风力电站将成为可再生能源利用的重要组成部分。
3我国风力发电的开发现况
我国拥有丰富的风能资源，若采用10m高度的风速测算，陆地风能资源理论储量为32.26亿kW，可开发的风能资源储量为2.53亿kW。我国近海风能资源约为陆地的3倍，由此可算出我国可开发的风能资源约为10亿kW。
风能资源富集区主要在西北、华北北部、东北及东南沿海地区。20世纪70年代末80年代初， 我国通过自主开发研制，额定容量低于10kW小型风力发电机实现了批量生产， 在解决居住分散的农牧民和岛屿居民的用电方面有着重要意义。在国家有关部委的支持下，额定功率为200、250、300、600 kW的风力发电机组已研制出来，并在全国11个省区建立了27个风电场，浙江、福建、广东沿海及新疆、内蒙古自治区都有较大功率的风力发电场。东部沿海有丰富的风能资源，距离电力负荷中心又近，海上风电场将成为新兴的能源基地。国家计委在20世纪90年代中期制定了“光明工程”和“乘风计划”, 1997年当年装机超过10万kW，到2001年底总装机容量约40万kW。
我国风电技术还处于发展初期，较欧美落后，关键原材料或零部件主要依靠进口。风电机组是风电场的核心设备，主要依靠进口机组，在风电场的建设投资中是主要部分，占总投资的60%～80%。为鼓励风电的开发，我国对300kW以上机组免征进口税。风电随着技术的发展和批量生产，成本会继续下降。
第18篇：风力发电课程设计
1．风力发电发展的现状
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。
2 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
据专家们测估，全球可利用的风能资源为200亿千瓦，约是可利用水力资源的10倍。如果利用1%的风能能量，可产生世界现有发电总量8%~9%的电量。“风力12”、欧洲风能联合会、能源和发展论坛以绿色和平组织于2002年联合发表了一篇报告，以上述估计值作为基础，制定了风能的目标：到2020年，风力发电将占到全球发电总量的12%。为了达到这个目标，需要建立总容量大约为1260GW的风能装置，每年可发电3000TW·h左右。这相当于现在欧盟的用电量。世界风能协会预计，从世界范围来看，预计2020年，风电装机容量会达到1231GW。年发电量相当于届时世界电力需求的12%，与上述报告的结论一致。风电会向满足世界20%电力需求的方向发展，相当于今天的水电，有研究显示到2040年大致可以实现这一目标。届时将创造179万个就业机会，风电成本下降40%，减少排放100多亿吨二氧化碳。因此，在建设资源节约型社会的国度里，风力发电已不再是无足轻重的补充能源，而是最具有商业化发展前景的新兴能源产业。
第19篇：风力发电背景总结
1众所周知，地球上可供人类开发和使用的化石能源是有限的，且是不可能再生的。 然而随着全球工业化进程的逐步展开并加速，世界各国对能源的需求急剧上升，而常 见的煤炭、石油和天然气三大化石能源日渐枯竭，根据联合国能源署报告，这些能源 仅可供全世界消耗大约 170 年。换句话说，如果不加以控制，人类将在接下来的两百 年内消耗地球存储了若干亿年的化石能源，同时大量使用的化石能源对我们所赖以生 存的地球生态环境造成了严重的破坏，如燃烧化石能源所排放出的二氧化碳和含氧硫 化物直接导致了温室效应和酸雨的产生。面对社会和经济可持续发展的挑战，如何解 决日益紧张的能源危机并缓和环境恶化，是当今人类社会发展的重大课题。 现如今，各国对上述能源危机和环境恶化问题已达成共识，即寻找和开发可再生
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]
。而在这么多可再生能源和新技术开发和应用中，风能作为主要的成员之一，倍受 关注。
第20篇：风力发电原理教学大纲
中等职业学校风力发电教学大纲
课程编号:«978-7-111-35345-4»
课程名称：«风力发电原理»
总 学 时：«64»
先修课程：«风力发电基础，电子电工技术，电力电子»
一、课程性质、目的和任务
本课程是风能与动力工程专业学生的重要专业课。通过本课程学习使学生了解国内外风力发电的发展趋势，掌握风力发电的基本原理，风力发电机组的基本结构及各部分的特性，了解风能资源的基本情况及评估方法，熟悉风电场选址、运行、维护的基本概念和技术，为学习后继课程以及从事本专业工程技术工作提供必要的理论基础。
二、教学要求和内容
«基本要求»：深刻理解、掌握风力发电的基本原理，熟悉风力发电机风轮、发电机、齿轮箱、塔架、辅助装置等各部件的基本结构，参数指标。了解风资源的分布和评估技术，为进行风电场的选址和管理打下初步基础。熟练掌握风电场的运行、维护、并网控制和安全系统知识，为从事风电场工作奠定理论基础。
«基本内容»：本课程主要内容为绪论（风力发电的发展历史、机组结构，国内外的发展趋势）；风能及其转换原理（风的种类及其特性，风的测量及其评估，风能资源的评估及风电场选址概述，风能转换的基本原理，风力机的特性）；风力发电机组的结构（水平轴风电机组的概述，风轮的结构，风电机组传动系统，机舱、主机架与偏航系统，塔架与基础，风电机组的其他部件）；风力发电机（发电机的工作原理，风力发电系统中的风力发电机，并网风力发电机）；风力发电机组的控制机安全保护（风力发电机组的控制技术，风力机控制，风电机控制，风力发电机组信号检测，控制系统的执行机构，风电机组的安全保护）；垂直轴风力发电机组（垂直轴风力发电机组及其发展概况，垂直轴风力机的基本
原理）；离网风力发电系统（离网风力发电机组的应用，微、小型风力发电机组的结构，互补发电系统，储能装置）。
三、教学安排及方式
以课堂讲授为主，课堂讨论和实验为辅的教学手段。本课程的课堂教学中安排专题讲授，采取开放式教学方法，在课堂上学生可以随时提出问题。
四、各教学环节学时分配
（一） 学时安排
（二）教学方法
１ 重视实践和实训教学环节，坚持“做中学、做中教”，激发学生的学习兴趣。 在教学过程中注重培养学生严谨的工作作风、实事求是的工作态度和良好的职业素养。
２ 可以结合教学进程，组织学生开展常用工程材料、标准机械零部件的市场销售情况调查；组织开展以小论文、小制作、小发明、小改革等为载体的创新思维训练。
３ 阶段性实习训练和综合实践模块是本课程的重要组成部分，是对学生进行风电原理基础综合能力训练的重要环节。 教学中可结合专业背景，选择合适的课题，制作综合实践任务书，要求学生完成综合实践报告，强化综合能力培养。
五、考核与评价
１ 注重评价内容的整体性，注重综合素质与能力评价，注重学生爱护工具、节省原材料、节约能源、规范与安全操作和保护环境等意识与观念的评价。
２ 坚持教师评价与学生自评、互评相结合，过程性评价和结果性评价相结合，定性描述和定量评价相结合，倡导采用表现性的评价方式。 ３ 根据不同学生的特点，对课程教学目标和教学要求可做进一步的细化，考核与评价的标准要与教学目标相对应。 ４ 对阶段实习训练和综合实践内容独立考核
