网络最近发表了一篇名为《风力发电技术总结》的范文，好的范文应该跟大家分享，重新编辑了一下发到网络。 公文汇 www.gongwenhui.com

公文汇,办公文档之家

风力发电技术的发展现状和关键问题 公文汇 www.gongwenhui.com

电气学院 自动化0801 钱成功 3080502020

公文汇 www.gongwenhui.com

摘要：论述了风力发电技术在提高机组容量、改进功率调节、变速运行、发电机和电力电子技术等方面获得的巨大进展,指出风力发电仍然存在许多需要解决和完善的技术问题,包括风电质量、机械结构、空气动力学、机组控制技术和风电场建设等,这些技术的成熟和完善,必然会促进风力发电的更快发展并带来更好的效益。 公文汇 www.gongwenhui.com

关键词：风能;风力发电;发展;技术问题

正文：能源、环境是当今人类生存和发展所要解决的紧迫问题。能源的发展按照可持续发展战略原则,在开发利用常规能源的同时,应更加注重开发利用对生态有利的新型能源,如风能、太阳能、潮汐能、水能等。风力发电由于清洁无污染,施工周期短,投资灵活,占地少,具有较好的经济效益和社会效益,已受到世界各国政府的高度重视。

19世纪末丹麦开始研究风力发电技术范文写作。1973年出现世界石油危机后,煤和石油等化石燃料日益枯竭,空气污染等环境问题也日趋严重,风力发电作为可再生的清洁能源受到越来越多的重视。随着桨叶空气动力学、材料、发电机技术、计算机和控制技术的发展,风力发电技术的发展极为迅速,单机容量从最初的数十千瓦级发展到最近进入市场的兆瓦级机组;功率控制方式从定桨距失速控制向全桨叶变距和变速控制发展;运行可靠性从20世纪80年代初的50%,提高到98%以上,并且在风电场运行的风力发电机组全部可以实现集中控制和远程控制。风电场发展空间更加广阔,从内陆移到海上。2001年10月,全世界风力发电装机容量突破了2万MW,其中当年新增容量达到5000 MW,风能已成为一种重要的可再生能源。

一、世界风力发电发展现状

2007年,全球风力发电能力较2006 年又增长24%,达到94 112MW,比10年前的不足5 000MW增长了12倍。风能是世界上增长最快的能源,思想汇报专题过去10年间年平均增长率为29%,与之形成反差的是,同一期间每年煤电增长2.5%,核电增长1.8%,天然气发电增长2.5%,油发电增长1.7%。

表1 2007年全球新增风电装机容量 （1）MW

注: （1）总计20 073 MW。

欧洲的风力发电持续引领世界,总装机容量超过40 500MW。欧洲电力的将近3%由这些风电设施提供,其发电量足够满足4000多万人的需要。欧洲风能协会( EWEA )确定的目标是,到2030年风力发电要能满足欧洲电力需求的23%。

表2 2007年底全球累计风电装机容量1) MW

注: 1) 总计94 112 MW。

德国是风电装机容量最大的国家,风力发电量22 247 MW,其电力的6%来自风电。西班牙和美国风电容量均超过10 000 MW,其电力的8%来自风电。丹麦的风电容量为3 125 MW,位居世界第六,可以满足其电力需求的20%,是世界上风电份额最大的国家。丹麦的海上风电装置居世界领先地位,现有的装机容量为400 MW。全球范围内,2006年年底之前海上风电装机容量将超过900MW,全部在欧洲。

2005年年底加拿大风电容量为680 MW,2006年年底增加到1 200 MW。加拿大政府计划到2010年将风电装机容量增加到4 000MW。世界风力发电场的发电成本自20世纪80年代以来下降了将近90%,现在已下降到4美分/( kW·h),甚至更低。在有些市场,风力发电已经比传统能源发电便宜。欧洲风能协会预测,到2020年风力发电成本将下降到3美分/( kW ·h)。最全面的范文参考写作网站风力发电成本下降,主要原因是技术的进步,风电项目融资成本下降,以及涡轮机和零部件的制造和建设已形成经济规模。二、我国风电发展现状

受原国家电力公司的委托2001-03到2002-06，中国电力科学研究院对中国风电场建设和运行情况进行了全面调查和评估，对中国自1986 年以来建成的风电场进行了实地调查，收集了有关风电场建设与运行的翔实数据和资料；从不同角度全面分析了中国风电场建设情况，包括装机容量、建设资金来源、投资构成和机组价格等；对全国风电场的上网电价、发电量、故障率和故障类型进行了统计分析，并对国产风电机的制造和运行情况进行了调查与分析。此后一直对中国风电场建设情况进行跟踪统计。到2003年底,中国已经在14个省、自治区建立了)40个风电场，累计安装风电机组1061台，总装机容量达到568.41 MW。除去已经拆除和不能运行的机组，2003年底实际装机1017台，564.45 MW，约占中国电力总装机容量的0.15%，约占世界风电总装机容量的1.4%。辽宁、新疆、内蒙古和广东是中国风电发展最快的4个省份，范文TOP100它们占全国风电总装机容量的71.4%。在已建的40个风电场中，装机容量居前3位的风电场依次为新疆达坂城二场（82.8 MW）、广东南澳风电场（56.78 MW）

和内蒙古辉腾锡勒风电场（42.7 MW），它们的装机容量占全国风电总装机容量的32.1%。

截至2007年中国(除台湾省)累计风电机组6 469台,装机容量6 050 MW,风电场158个,中国2007年年底总发电能力是3.561亿kW,新增风电机组3 155台,新增装机容量3 449 MW,超过丹麦成为世界第五风电大国,当年装机容量仅次于美国和西班牙,超过德国和印度,成为世界上最主要的风电市场之一。风电分布在21 个省(市、区、特别行政区),比2006年增加了北京、山西、河南等6个省市。与2006年累计装机2 599MW相比,2007年累计装机增长率为133%。《可再生能源法》的出台使风电飞速增长。中国风电业内专家预言,到2050年中国风电生产能力能够达到4亿kW。

根据最新风能资源评价,全国陆地可利用风能资源3亿kW,网络加上近岸海域可利用风能资源,共计约10 亿kW。主要分布在两大风带: 一是“三北地区”(东北、华北北部和西北地区);二是东部沿海陆地、岛屿及近岸海域。另外,内陆地区还有一些局部风能资源丰富区。

三、风力发电技术的发展

（一）机组容量不断增大

20 世纪80 年代初,商品化风电机组的单机容量以55kW 为主,80 年代中期到90 年代初发展到以100～450kW 为主,90 年代中后期以500kW～1MW 为主。目前,大中型机组并网发电,已成为风能利用的主要形式。为降低单位千瓦造价,节省风电场使用面积,加快风电场建设速度,提高风电的经济效益,许多风电厂商致力于提高单机容量,制造出容量大1MW 的商品机组,见表1。

表1 投入商业运行的MW级风力发电机组

（二）功率调节方式

功率调节是风力发电机组的关键技术之一。风力发电机组在超过额定风速(一般为12～16m/ s)以后,由于机械强度和发电机、电力电子容量等物理性能的限制,必须降低风轮的能量捕获,使功率输出保持在额定值附近,同时减少叶片承受负荷和整个风力机受到的冲击,

保证风力机不受损害。功率调节方式主要有定桨距失速调节、变桨距调节、主动失速调节3 种方式。

①定桨距失速调节

定桨距是指风轮的桨叶与轮毂刚性联接。当气流流经上下翼面形状不同的叶片时,因突面的弯曲而使气流加速,压力较低,凹面较平缓面使气流速度减缓,压力较高,因而产生升力定桨距失速控制没有功率反馈系统和变桨距执行机构,因而整机结构简单,部件少,造价低,并具有较高的安全系数。但失速控制方式依赖于叶片独特的翼型结构,叶片本身结构较复杂,成型工艺难度也较大,随着功率增大,叶片加长,所承受的气动推力大,使得叶片的刚度减弱,失速动态特性不易控制,所以很少应用在MW 级以上的大型风力发电机组控制上。

②变桨距调节

变桨距型风力发电机能使风轮叶片的安装角随风速而变化,变桨距机组起动时可对转速进行控制,并网后可对功率进行控制,使风力机的起动性能和功率输出特性都有显著改善。变距调节的风力发电机在阵风时,塔架、叶片、基础受到的冲击较之失速调节型风力发电机组要小得多,可减少材料使用率,降低整机重量。它的缺点是需要有一套比较复杂的变桨距调节机构,要求风力机的变桨距系统对阵风的响应速度足够快,才能减轻由于风的波动引起的功率脉动。

③主动失速

这种调节方式是前两种功率调节方式的组合。这种方式变桨距调节不需要很灵敏的调节速度,执行机构的功率相对较小。

（三）变速运行

风力发电机组的输出功率主要受3 个因素的影响: 可利用的风能,发电机的功率曲线和发电机对变化风速的响应能力。

变速控制使风轮跟随风速的变化改变其旋转速度,保持基本恒定的最佳叶尖速比λopt。相对于恒速运行,变速运行有以下优点。

①具有较好的效率,可使桨距调节简单化。变速运行放宽对桨距控制响应速度的要求,降低桨距控制系统的复杂性,减小峰值功率要求。低风速时,桨距角固定,高风速时,调节桨距角限制最大输出功率。

②能吸收阵风能量,把能量存储在风轮机械转动惯量中,减少阵风冲击对风力发电机组带来的疲劳损坏,减少机械应力和转矩脉动,延长机组寿命。当风速下降时,高速运转的风轮动能便释放出来变为电能送给电网。

③系统效率高。变速运行风机以最佳叶尖速比、最大功率点运行,提高了风力机的运行效率,与恒速频风电系统相比,年发电量一般可提高10 %以上。

④改善功率质量。由于风轮系统的柔性减少了转矩脉动,从而减少了输出功率的波动。⑤减小运行噪声。低风速时,风轮处于低速运行状态,使噪声降低。

（四）发电机与电力电子装置

风力发电机组并网运行时,要求发电机的输出频率与电网频率一致。保持发电机输出频率恒定的方法有两种: ①恒速恒频,采取失速调节或者主动失速调节的风力发电机,以恒速运行时,主要采用异步感应发电机。②变速恒频,采用电力电子变频器将发电机发出的频率变化的电能转化成频率恒定的电能。

(a) 异步感应发电机,通过晶闸管控制的软并网装置接入电网。在同步速附近合闸并网,冲击电流较大,另外需要电容无功补偿装置。这种机型比较普遍,各大风力发电制造商如Vestas,NEG Mi2con,Nordex 都有此类产品。

(b) 绕线转子异步发电机,外接可变转子电阻,使发电机的转差率增大至10 %,通过一组电力电子器件来调整转子回路的电阻,从而调节发电机的转差率。如Vestas 公司的V47 机组。

(c) 双馈感应发电机,转子通过双向变频器与电网连接,可实现功率的双向流动。根据风速的变化和发电机转速的变化,调整转子电流频率的变化,实现恒频控制。流过转子电路的功率仅为额定功率的10～25 %,只需要较小容量的变频器,并且可实现有功、无功的灵活控制。如DeWind 公司的D6 机组。

(d) 显著特点是取消增速齿轮箱,采用风力机对同步发电机的直接驱动方式。齿轮传动不仅降低了风电转换效率和产生噪声,是造成系统机械故障的主要原因,而且为了减少机械磨损还需要润滑清洗等定期维护。如Enercon 公司的E266 机组。

四、风力发电技术的关键问题

（一）风电质量

自然风速的大小和方向是随机变化的,风能具有不稳定性。如何使风力发电机的输出功率稳定是风力发电技术的一个重要的问题。迄今为止研究人员已提出了多种改善风电质量的方法。如上所述,采用变速控制技术可以利用风轮的转动惯量平滑输出功率。但是由于变速风力发电机组采用电力电子装置,当它将电能输送给电网时会产生电力谐波并使功率因素恶化。因此,为了满足在变速控制过程中良好的动态特性,并能使发电机向电网提供高品质的电能,发电机和电网之间的电力电子接口应实现以下功能:①在发电机和电网上产生尽可能低的谐波电流;②具有单位功率因素或可控制的功率因素;③使发电机输出电压适应电网电压的变化;④向电网输出稳定的功率;⑤发电机电磁转矩可控。

此外,当电网中并入的风力发电容量达到一定程度,会引起电压不稳定,特别当电网发生短时故障时,电压突降,风力发电机组无法向电网输送能量,最终由于保护动作切出电网。在风能占较大比重的电网中,风力发电机组的突然切出会导致电网不稳定。因此,用合理的方法使风力发电机组的电功率平稳具有非常重要的意义。风力发电对电网的不利影响可以运用储能技术来改善。

（二）结构和空气动力学

在机械方面,通过结构动力学的研究,改进设计,避免或减少由于风的波动而引起的有害机械负荷,减少部件所受的应力,从而减轻有关部件及机组整体的重量,进一步降低成本。改

篇二：风力发电综述

网络高等教育

本 科 生 毕 业 论 文（设 计）

题 目：风力发电技术综述

学习中心：奥鹏培训中心

层 次： 专科起点本科

专 业： 电气工程及其自动化

年 级： 2010 年秋 季

学 号：

学 生：

指导教师：

完成日期： 2012 年 8 月 15 日

内容摘要

风能是可再生、无污染、能量大、前景广的能源，大力发展风电这一清洁能源已成为世界各国的战略选择，同时也是可再生能源发展的重要方向。因此，对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。本文介绍了风能的利用，国内外风力发电发展现状，分析比较了各种风力发电机的优缺点，介绍了相关风力发电控制技术，阐述了智能控制方法在风力发电系统中的应用，最后对未来风力发电机和风力发电控制技术作了展望。

关键词：风力发电；控制技术；毕业论文

目 录

内容摘要...........................................................................................................................I

1 绪论............................................................................................................................1

1.1 课题的背景及意义........................................................................................1

1.2 国内外发展现状............................................................................................2

1.2.1 国外风力发电发展现状....................................................................2

1.2.2 我国风力发电发展现状....................................................................2

1.3 本文的主要内容.......(来自:www.fwwang.cn 网络:风力发电技术总结).....................................................................................3

2 风力发电机................................................................................................................5

2.1 传统的风力发电机........................................................................................5

2.2 新型风力发电机............................................................................................7

3 风力发电控制技术....................................................................................................9

3.1 定桨距失速风力发电技术............................................................................9

3.2 变桨距风力发电技术....................................................................................9

3.3 主动失速/混合失速发电技术......................................................................9

3.4 变速风力发电技术........................................................................................9

4 风力发电系统的智能控制......................................................................................11

4.1 模糊控制......................................................................................................11

4.2 神经网络控制..............................................................................................11

5 结论....................................................................................................................12

参考文献........................................................................................................................13

1 绪论

1.1 课题的背景及意义

风力发电是一种技术最成熟的可再生能源利用方式，发电机是风力发电机组中将风能转化为电能的重要装置，控制技术是风力机安全高效运行的关键。国内外发展现状

风力发电的特点

风力发电是利用风能来发电，而风力发电机组（简称风电机组）是将风能转化为电能的机械。风轮是风电机组最主要的部件，由桨叶和轮毂组成。桨叶具有良好的空气动力外形，在气流作用下能产生空气动力使风轮旋转，将风能转换成机械能，再通过齿轮箱增速驱动发电机，将机械能转变成电能。在理论上，最好的风轮只能将约的风能转换为机械能。现代风电机组风轮的效率可达到40%。在风电机组输出达到额定功率之前，其功率与风速的立方成正比，即风速增加1倍，输出功率增加8倍，可见风力发电的效率与当地的风速关系极大。

风力发电的运行方式主要有两类。一类是独立运行供电系统，即在电网未通达的偏远地区，用小型风电机组为蓄电池充电，再通过逆变器转换成交流电向终端电器供电，单机容量一般为100W~10KW；或者采用中型风电机组与柴油发电机或太阳光电池组成混合供电系统，系统的容量约为10~200KW，可解决小的社区用电问题。另一类是作为常规电网的电源，与电网并联运行，联网风力发电是大规模利用风能的最经济方式。机组单机容量范围在200~2500kW之间，既可以单独并网，也可以由多台，甚至成百上千台组成风力发电场，简称风电场。

由于风速是随时变化的，风电的不稳定性会给电网带来一定影响，目前许多电网内都建设有调峰用的抽水蓄能电站，使风电的这个缺点可以得到克服。

从现实的应用的角度来看，随着世界工业化进程的不断加快，使得能源消耗逐渐增加，全球工业有害物质的排放量与日俱增，从而造成气候异常、灾害增多、恶性疾病的多发，因此，能源和环境问题成为当今世界所面临的两大重要课题。现今调整能源结构、减少温室气体排放、缓解环境污染、加强能源安全已成为国内外关注的热点。国家对可再生能源的利用,特别是风能开发利用给予了高度重视。可以说，对风力发电的研究和进行这方面的毕业设计对我们从事风力发电事业的同学是有着十分重大的理论和现实意义的。

1.2 国内外发展现状

1.2.1 国外风力发电发展现状

19世纪末，丹麦首先开始探索风力发电，研制出风力发电机组。直到20世纪70年代以前，只有小小型充电用风力机达到实用阶段。美国在20世纪30年代还有许多电网未通达的地区，独立运行的小型风电机组在实现农村电气化方面起了很大作用，当时的机组多采用木制叶片、固定轮毂和侧偏尾舵调速，单机容量的范围为0.5~3kW。

近二十多年，国外大型风电技术日趋成熟，发电成本持续下降，产业不断成长壮大。目前，单机容量1-3MW机组是目前国际主流风电机组，5MW风电机组已投入试运行；MW级机组中普遍采用变速、变桨距技术。主流机组已普遍采用轻质高性能玻璃纤维叶片，更大的 5～10MW 叶片则开始尝试应用碳纤维材料。最近数年来，又随着风电产业的发展和巨型企业（如美国 GE、德国西门子）的加入，国际风电制造业竞争日趋激烈，行业集中度不断上升，前4家和前10家企业分别占据全球市场的80%和96%，标志着国际风电制造业的不断成熟和市场竞争日趋激烈。

1.2.2 我国风力发电发展现状

中国风能资源丰富，根据全国900多个气象站的观测资料估计，我国陆地风能资源总储量约3226亿千瓦，其中可开发利用的风能资源总量为253亿千瓦，居世界首位；中国近海（水深小于15米）风能资源，估计为陆上的三倍，即近海的风能储量约为75亿千瓦。这样，陆上和近海10米高处技术可开发风能资源总量，总计约为10亿千瓦。现代大型风力发电机组高度已超过50米，50米处的风能密度为10米高处的2倍，这样，中国技术可开发的风能资源总量，即可高达20亿千瓦。

我国东南沿海和山东、辽宁沿海及其岛屿，内蒙古北部，甘肃、新疆北部以及松花江下游等地区均属风能资源丰富区，年平均风速大于等于6m/s，有效风能密度大于等于200W/m2，有很好的开发利用条件。这些地区中很多地方常规能源贫乏，无电或严重缺电，尤其是新疆、内蒙古的大部分草原牧区及沿海几千个岛屿，人口分散，电网难以通达，或无电力供应，或采用很贵的柴油发电。在上述地区，利用风力发电，以节约能源，改善环境，缓解电力供应紧张状况，具有重要意义。

篇三：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。

　　以上就是《风力发电技术总结》的范文全部内容，讲的是关于风力、发电、风能、能源、技术、功率、发电机、容量等方面的内容，觉得好就按（CTRL+D）收藏下。