浅析我国风力发电现状和技术发展.pdf

浅谈我国风力发电现状及其技术发展

一、我国风力发电的现状

20XX2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。20XX12月,我国政府向世界承诺到2020年单位国内生产

总值二氧化碳排放比20XX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2020年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20XX底,我国风电总装机容量达

到2601万kW,位居世界第二,20XX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20XX我国累

计装机容量有望突破4000万kW。

从技术发展上来说,我国风电我国风电企企业经过业经过引进技术―消化

吸收―自主创吸收―自主创新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

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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。

二、风力发电的技术发展

〔一风力发电机组机型及容量的发展

现代风力发电技术面临的挑战及发展趋势主要在于如

何进一步提高效率、提高可靠性和降低成本。作为提高风能

利用率和发电效率的有效途径,风力发电机单机容量不断向

大型化发展。从20世纪80年代中期的55kW容量等级的风

电机组投入商业化运行开始,至1990年达到250kW,1997年突

破1MW,1999年即达到2MW。进入21世纪,兆瓦级风力机逐

渐成为国际风电市场上的主流产品。20XX德国Repower即

研制出第一台5MW风电机,Enercon开发出第二代直驱式

6WM风电机,预计20XX单机容量将突破15MW[1,3]。从世

界范围来看,1.5MW-2MW的机型占世界机组容量的比例,已

从20XX的63.7%飞速上升到80.4%；而在我国,20XX风电

场新安装的兆瓦级风电机组占当年新装机容量的21.5%,而

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20XX比例已经上升到86.86%。这表明容量风电机组已经成

为我国风电市场上的主流产品。

〔二风力发电机组控制技术的发展

1.自然风速的大小和方向随着大气的气压、气温和湿度

等的活动和风电场地形地貌等因素的随机性和不可控性,这

样风力机所获得的风能也是随机和不可控的。

2.为使风能利用率更高,大型风力发电机组的叶片直径

大约在60m～100m之间,因此风轮具有较大的转动惯量。

3.自动控制在风力发电机组的并网和脱网、输入功率的

优化和限制、风轮的主动对风以及运行过程中故障的检测和

保护中都应得到很好的利用。

4.风力资源丰富的地区通常环境较为恶劣,在海岛和边

远的地区甚至海上,人们希望分散不均的风力发电机组能够

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

可靠性提出了很高的要求。

因此,众多学者都致力于深入研究风力发电的控制技术

和控制系统,这些研究工作对于风力发电机组优化运行有极

其重要的意义。计算机技术与先进的控制技术应用到风电领

域,并网运行的风力发电控制技术得到了较快发展,控制方式

从基本单一的定桨距失速控制向变桨距和变速恒频控制方

向发展,甚至向智能型控制发展。

定桨距型风力机指桨