级联式无刷双馈风力发电机的系统分析-system analysis of cascaded brushless doubly-fed wind turbine.docx

第一章绪论§1-1世界风电发展现状世界能源消耗量的持续增加，使全球范围内的能源危机形势愈发明显，缓解能源危机、开发可再生能源、实现能源的可持续发展成为世界各国能源发展战略的重大举措。风能作为可再生能源的重要类别，在地球上是最古老、最重要的能源之一，全球范围内的巨大蕴藏量、可再生、分布广、无污染的特性，使风能发电成为世界可再生能源发展的重要方向。风能是一种清洁的永续能源，与传统能源相比，风力发电不依赖矿物能源，没有燃料价格风险，发电成本稳定，也没有包括碳排放等环境成本，此外，可利用的风能在全球范围内分布都很广泛。风能是当前技术和经济上最具商业化规模开发条件的新能源，同时随着风力发电机国产化程度的提高，风力成本还可大幅度下降，而火电与核电成本下降的空间十分有限或几乎没有。正是因为有这些独特的优势，风力发电逐渐成为许多国家可持续发展战略的重要组成部分，发展及其迅速。当前世界风电的发展主要呈现以下趋势：1-1-1世界风电装机容量发展迅猛根据全球风能理事会的统计，全球的风力发电产业正以惊人的速度增长，过去10年平均年增长率达到28%，2008年年底，全球装机总容量达到了12000万千瓦，每年新增2000万千瓦，意味着每年在该领域的投资额达到了200亿欧元。据IET（国际能源组织）估计，2020年底，风力发电将占世界总发电量的12%，2040年将达到23%。世界风能的几大强国：德国，西班牙，美国，丹麦，印度已将风能视为与化石能源，核能源具有相同地位的能源种类。截至2008年底，欧洲发展最快，特别是德国风电总装机22277MW。在德国风能发电比重已超过30%，发电量达到250亿kWh，首次超过了水电的210亿kWh。而北欧小国丹麦，年风能产量已占全国电力需求的20%，并且计划2030年达到全国总需求的1/3强。虽然我国可开发利用约10亿kW，然而至今为止，风电比重还不到1%，而我们的邻国印度，尽管可开发风能资源不到我国1/5，但截至2008年底，风电总装机容量达到9645MW位居全球第五。截至2008年底，欧洲年度风电新增总装机容量达8.662GW，占世界风电新增装机总容量的43.15%；累积装机总容量达57.136GW，占世界累积装机总容量的60.71%。欧洲在非洲与中东、亚洲、欧洲、南美和加勒比海、北美、太平洋等6大世界主要风电发展区域中处于首位，而世界风电累积装机容量前10名的国家中，欧洲占据了德国、西班牙、丹麦、意大利、英国、葡萄牙、法国7个主要风电发展国家。因此，欧洲已经成为世界风电产业发展最为活跃、规模最大的区域，代表了世界风电机组制造技术及产业发展的主导。1996-2008全球总装机容量14000012000012087310000093823装机容量（MW）80000600004000020000610076001020013600174002390031100394314762059091740521996-2008全球总装机容量01996199719981999200020012002200320042005200620072008图1-11996-2008全球总装机容量图Fig1-1Thehistogramoftheworld’stotalinstalledcapacitybetween1996an要国家风机容量中国12%美国25%丹麦3%英国3%法国3%意大利4%印度9%日本2%德国23%中国印度日本德国西班牙意大利法国英国丹麦美国西班牙16%图1-22008主要国家风机容量Fig1-2Thepieofwindturbinecapacityofthemajorcountries1-1-2风电已成为世界主要替代能源之一步入21世纪，在《欧洲风能发展计划》的引领下，世界风电产业得到了巨大的发展。极大地提升了风电可再生能源在国家一次能源中所占的比例。欧盟7个主要风电国家，2006年风电装机容量与发电量占欧盟25国总装机容量与发电量的比例分别达到5.4%和3%，其中丹麦风电装机容量和发电量占该国总发电装机容量和发电量的比例分别为25%和20%、德国为17%和7%、西班牙为15%和6%。2006年，在欧盟新增发电装机容量中，风电的增长量超过核电、水电和煤电等，仅次于天然气发电，占全部新增发电装机容量的30%；2007年，欧盟新增风电装机容量所占的比例将进一步提升。2007年初，根据风电技术及能源发展的需要，欧洲又进一步修订了风电发展计划和目标：到2010年欧洲风电装机容量将达到80GW，较1997年提出的发展目标翻了一番；到2020年欧洲风电装机达到180GW，发电量达到4300亿千瓦时，分别占欧洲发电装机容量和发电量的20%和12%；2030年风电装机容量要达到300GW，发电量要达到7200亿千瓦时，届