风力发电概述

1、风能发电技术概述摘要：在能源短缺和环境趋向恶化的今天，风能作为一种可再生清洁能源，日益为世界各 国所重视和开发。由于风能开发有着巨大的经济、社会、环保价值和发前景，近20年来风 电技术有了巨大的进步，风电开发在各种能源开发中增速最快。德国、西班牙、丹麦、美国 等欧美国家在风力发电理论与技术研发方面起步较早，因而目前处于世界领先地位。与风电 发达国家相比，中国在风力发电机制造技术和风力发电控制技术方面存在较大差距，目前国 内只掌握了定桨距风机的制造技术和刚刚投入应用的兆瓦级永磁直驱同步发电机技术，在风 机的大型化、变桨距控制、主动失速控制、变速恒频等先进风电技术方面还有待进一步研 究和应用。不管

2、怎么说，风力发电技术已经愈加成熟，风力发电控制技术也更加完善，总 之风力发电前景广阔，我国对风力发电的研究也会更加深入。正文：风力发电的核心是风力发电机，将风能转换为机械功的动力机械称为风车。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。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

3、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1325V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，

4、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风力发电机结构机舱：机舱包容着风力发电机的关键设备，包括齿轮箱、发电机。维护人员可以通过 风力发电机塔进入机舱。机舱左端是风力发电机转子，即转子叶片及轴。转子叶片：捉获风，并将风力传送到转

5、子轴心。现代600千瓦风力发电机上，每个转子叶片的测量长度 大约为20米，而且被设计得很象飞机的机翼。轴心：转子轴心附着在风力发电机的低速轴上。低速轴：风力发电机的低速轴将转子轴心与齿轮箱连接在一起。在现代600千瓦风力发电机上，转子转速相当慢，大约为19至30转每分钟。轴中有用于液压系 统的导管，来激发空气动力闸的运行。齿轮箱：齿轮箱左边是低速轴，它可以将高速轴的转速提高至低速轴的50倍。高速轴及其机械闸：高速轴以1500转每分钟运转，并 驱动发电机。它装备有紧急机械闸，用于空气动力闸失效时，或风力发电机被维修时。 发电机：通常被称为感应电机或异步发电机。在现代风力发电机上，最大电力输出通常

6、为 500至1500千瓦。 偏航装置：借助电动机转动机舱，以使转子正对着风。偏航装置由电 子控制器操作，电子控制器可以通过风向标来感觉风向。图中显示了风力发电机偏航。通常， 在风改变其方向时，风力发电机一次只会偏转几度。 电子控制器：包含一台不断监 控风力发电机状态的计算机，并控制偏航装置。为防止任何故障（即齿轮箱或发电机的过热）， 该控制器可以自动停止风力发电机的转动，并通过电话调制解调器来呼叫风力发电机操作员。液压系统：用于重置风力发电机的空气动力闸。冷却元件：包含一个风扇，用于冷却发电机。此外，它包含一个油冷却元件，用于冷却齿轮箱内的油。一些风力 发电机具有水冷发电机。塔：风力发电机塔载

7、有机舱及转子。通常高的塔具有优势，因为离地面越高，风速越大。现代600千瓦风汽轮机的塔高为40至60米。它可以为管状的 塔，也可以是格子状的塔。管状的塔对于维修人员更为安全，因为他们可以通过内部的梯子 到达塔顶。格状的塔的优点在于它比较便宜。风速计及风向标：用于测量风速及风向发电机是风力发电机组中将风能转化为电能的重要装置，它不仅直接影响输出电能的质 量和效率，也影响整个风电转换系统的性能和装置结构的复杂性。风能是低密度能源，具有 不稳定和随机性特点，控制技术是风力机安全高效运行的关键，因此研制适合于风电转换、 运行可靠、效率高、控制且供电性能良好的发电机系统和先进的控制技术是风力发电推广应

8、用的关键。以下介绍了各种风力发电机的优缺点，概述了相关风力发电控制技术，阐述了具有鲁棒 性的非线性智能控制方法在风力发电系统中的应用传统风力发电机：1笼型异步发电机笼型异步发电机是传统风力发电系统广泛采用的发电机。功率变换器是指软并网用的双 向晶闸管起动装置，箭头指功率P的流动方向。其工作原理是利用电容器进行无功补偿， 在高于同步转速附近作恒速运行，采用定桨距失速或主动18风力发电机及风力发电控制技 术综述20o7.卬3失速桨叶，单速或双速发电机运行。由于电机转子整体强度、刚度都比 较高，不怕飞逸，比较适合风力发电这种特殊场合，所以笼型异步发电机发展很快，其 技术日趋成熟，在世界各大风电场与风

9、l力机配套的发电机中，绝大多数是采用笼型异步发 电机，但不能有效地利用风能，效率低。2绕线式异步发电机绕线式异步发电机由电机转子外接可变电阻组成，其工作原理是通过电力电子装置调整 转子回路的电阻，从而调节发电机的转差率，发电机的转差率可增大至10%，能实现有限 变速运行，提高输出功率，同时采用变桨距调节和转子电流控制，可以提高动态性能，维持 输出功率稳定，减小阵风对电网的扰动。3有刷双馈异步发电机为了降低异步发电机并网运行中功率变换器的功率，双馈异步发电机被广泛应用于风力发电 系统中，通过控制转差频率可实现发电机的双馈调速。但是此种电机是有刷结构，运行可靠 性差，需要经常维护，并且此种结构不适

10、合于运行在环境比较恶劣的风力发 电系统中。4同步发电机近年来，采用同步发电机来代替异步发电机是风力发电系统的一个主要技术进步。此 种发电机极数很多，转速较低，径向尺寸较大，轴向尺寸较小，可工作在起动力矩大、频繁 起动及换向的场合，并且当与电子功率变换器相连时可以实现变速操作，因此适用 于风力发电系统。电压源型逆变器的直流侧提供电机转子绕组的激励电流。通过控制功率变 换器的电压来改变发电机定子绕组的电流，从而控制发电机的输出力矩。通过控制功 率变换器的超前、滞后电流来控制整个机组的无功功率及有功功率输出。此种风力发电机组 具有噪声低、电网电压闪变小及功率因数高等优点。新型风力发电机：1开关磁阻发

11、电机开关磁阻发电机具有结构简单、能量密度高、过载能力强、动静态性能好、可靠性和 效率高的特点。作电动机运行时，励磁电流产生的旋转磁场使转子动作，改变相绕组通电顺 序，电机可处于连续运动的工作状态；作发电机运行时，电机的各个物理量随着转子位置的 变化作周期性变化，当电机相电感随转子位置变化减小时，给相绕组通以励磁电流，则在定 子侧发生电磁感应，将机械能转化为电能。当开关磁阻电机运行在风力发电系统中时，起 动转矩大、低速性能好，常被用于小型(30kW)的风力发电系统中。2无刷双馈异步发电机其基本原理与有刷双馈异步发电机相同，主要区20cr7. 3大电机技术19别是取消 了电刷，此种电机弥补了标准型

12、双馈电机的.不足，兼有笼型、绕线型异步电机和电励磁同 步电机的共同优点，功率因数和运行速度可以调节，因此适合于变速恒频风力发电系统，其 缺点是增加了电机的体积和成本。3永磁无刷直流发电机永磁无刷直流发电机电枢绕组是直流单波绕组，采用二极管来取代电刷装置，两者连为 一体，采用切向永磁体转子励磁，外电枢结构。此种电机不但具有直流发电机电压波形平稳 的优点，也具有永磁同步发电机寿命长，效率高的优点，适合在小型风力发电系统中应用。4永磁同步发电机永磁同步发电机采用永磁体励磁，无需外加励磁装置，减少了励磁损耗；同时它无需换 向装置，因此具有效率高，寿命长等优点。当电机转子被风能驱动旋转时，定子与转子产生

13、 相对运动，在绕组中产生感应电流。与等功率一般发电机相比，永磁同步发电机在尺寸及重 量上仅是它们的113或115。由于此种发电机极对数较多，且操作上同时具有同步电机和永 磁电机的特点，因此适合于采用发电机与风轮直接相连、无传动机构的并网形式。5全永磁悬浮风力发电机全永磁悬浮风力发电机结构上完全由永磁体构成、不带任何控制系统，其最大特点是“轻 风起动，微风发电”，起动风速为1,5m/s，大大低于传统的3. 5rrgs。通过采用磁力传动技 术和磁悬浮技术，可克服永磁风力发电机输出特性偏软的缺点。系统由原动力传送装置、磁 力传动调速装置、磁轮、永磁发电机等几部分组成。其低风速启动技术，对开发国内广大

14、地 区的低风速资源，增加风力发电机的年发电时间有积极意义。风力发电控制技术：由于自然风速的大小和方向的随机变化，风力发电机组切入电网和切出电网、输入功 率的限制、风轮的主动对风以及对运动过程中故障的检测和保护必须能够自动控制。风力发 电系统的控制技术从定桨距恒速运行至基于变桨距技术的变速运行，已经基本实现了风力发 电机组从能够向电网提供电力到理想地向电网提供电力的最终目标。1定桨距失速风力发电技术定桨距风力发电机组于20世纪80年代中期开始进入风力发电市场，主要解决了风力发 电机组的并网问题、运行安全性与可靠性问题。采用了软并网技术、空气动力刹车技术、偏 行与自动解缆技术。桨叶节距角在安装时已

15、经固定，发电机转速由电网频率限制，输出功率 由桨叶本身性能限制。当风速高于额定转速时，桨叶能够通过失速调节方式自动地将功率限 制在额定值附近，其主要依赖于叶片独特的翼型结构，在大风时，流过叶片背风面的气流产 生紊流，降低叶片气动效率，影响能量捕获，产生失速。由于失速是一个非常复杂的气动过 程，对于不稳定的风况，很难精确计算出失速效果，所以很少用在MW级以上的大型风力 发电机的控制上。2变桨距风力发电技术从空气动力学角度考虑，当风速过高时，可以通过调整桨叶节距、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，使输出功率保持稳定。采用变桨距调节方式， 风机输出功率曲线平滑，在阵风时，

16、塔筒、叶片、基础受到的冲击较失速调节型风力发电机 要小很多，可减少材料使用率，降低整机重量。其缺点是需要套复杂的变桨距机构，要求 其对阵风的响应速度足够快，减小由于风的波动引起的功率脉动。3主动失速/混合失速发电技术这种技术是前两种技术的组合。低风速时采用变桨距调节可达到更高的气动效率，当风 机达到额定功率后，风机按照变桨距调节时风机调节桨距相反方向改变桨距。这种调节将引 起叶片攻角的变化，从而导致更深层次的失速，使功率输出更加平滑，其综合了前两种方法 的优点。4变速风力发电技术变速运行是风机叶轮跟随风速变化改变其旋转速度，保持基本恒定的最佳叶尖速比，风能 利用系数最大的运行方式。与恒速风力发

17、电机组相比，变速风力发电技术具有低风速时能够 根据风速变化在运行中保持最佳叶尖速比获得最大风能、高风速时利用风轮转速变化储存的 部分能量以提高传动系统的柔性和使输出功率更加平稳、进行动态功率和转矩脉动补偿等优 越性。风力发电系统的智能控制：风力发电系统的控制策略根据控制器的不同可分为两大类：以数学模型为基础的传统控 制方法和模拟人类智能活动及其控制与信息传递过程的智能控制。由于空气动力学的不确定 性和电力电子模型的复杂性，使风电机组成为一个复杂多变量非线性系统，具有不确定性和 多干扰等特点，致使风力发电系统很难风力发电机及风力发电控制技术综述2007.卬3用 数学模型来描述，所以传统控制方法在

18、风力发电系统中不适用。由于智能控制可充分利用其 非线性、变结构、自寻优等各种功能来克服系统的参数时变与非线性因素，因此各种智能控 制方案于近几年被开始应用于风电机组控制领域。.1模糊控制，模糊控制是一种典型的智能控制方法，其最大特点是将专家的经验和知识表示为语言规则用 于控制。它不依赖于被控对象的精确数学模型，能克服非线性因素影响，对被调节对象的参 数具有较强的鲁棒性。由于风力发电系统是一个随机性的非线性系统，因此模糊控制非常适 合于风力机的控制。模糊控制在发电机转速跟踪、最大风能捕获、发电机最大功率获取以及 风力发电系统鲁棒性等方面取得了较好的控制效果。笼型异步发电机可采用模糊控制器跟踪 发

19、电机转速以实现最大空气动力效率、计算轻载时磁链以实现发电机一逆变器效率优化、实 现发电机速度控制的鲁棒性，可根据功率偏差及其变化取得在额定风速以下运行时的最大功 率。变速恒频无刷双馈风力发电系统采用自适应模糊控制模型，可实现较好的鲁棒性和抗 干扰能力，并且利用模糊控制可实现最大风能捕获并改善系统稳定性【6-9。大部分文献采 用的是简单模糊控制器，主要缺点是控制精度不高，会出现稳态误差，需要专家知识，缺乏 自适应能力。4. 2神经网络控制人工神经网络具有可任意逼近任何非线性模型的非线性映射能力，利用其自学习和自收敛性 可作为自适应控制器。在风力发电系统中，神经网络可以用来根据以往观察风速数据预测

20、风 速变化等方面。变桨距风力发电系统中可采用神经网络控制器通过在线学习并修改.特性 曲线，实现风能的最大捕获并减小机械负载力矩，根据风速数据和风力发电机动态特性可 建立神经网络参考自适应控制模型】叫“。基于数据的机器学习是现代智能技术中的重要方 面，研究从观测数据出发寻找规律，利用这些规律对未来数据或无法观测的数据进行预测， 来对工业过程进行有效控制。这些学习方法包括模式识别、神经网络、支持向量机等。在风 电系统中，可从运行机组获取大量重要数据，以对机组的动态特性和性能进行研究。因此， 将上述基于数据驱动的机器学习方法与风能转换系统的控制相结合，是解决风机控制问题的 重要途径之一。风力发电技术

21、发展趋势展望为提高风力发电效率，降低成本，改善电能质量，减少噪声，实现稳定可靠运行，风力 发电将向大容量、变转速、直驱化、无刷化、智能化以及微风发电等方向发展：风力发电机大型化。这可以减少占地，降低并网成本和单位功率造价，有利于提高风能 利用效率。采用变桨距和变速恒频技术。变桨距和变速恒频技术为大型风力发电机的控制提供了技 术保障。其应用可减小风力发电机的体积、重量和成本，增加发电量，提高效率和电能质量。风力发电机直接驱动。直接驱动可省去齿轮箱，减少能量损失、发电成本和噪声，提高 了效率和可靠性。风力发电机无刷化。无刷化可提高系统的运行可靠性，实现免维护，提高发电效率。智能化控制。采用先进的模

22、糊控制、神经网络、模式识别等智能控制方法，可以有效克 服风力发电系统的参数时变与非线性因素。采用磁力传动技术和磁悬浮技术，使电机能够“轻风起动，微风发电”。参考文献【1】徐大平，张新房等.风力发电控制问题综述J】.中国电力，2005，38(4)： 7074.【2】刘迪吉，曲民兴.开关磁阻发电机J】.南京航空 航天大学学报，2003， 35(2)： 109-115.【3】J. Waltzer. Technological Trends in Large Permanent Magnet Motor Applications【C 】.Proc.ICEM2002，2002.【4】张蓓文.永磁悬浮风力

23、发电机国内外技术发展及：专利简介EB/OL.上海情报服务平台，20060510. htlp：/ www. istis. sh。crglist / list. asp?id=2521.，【5】 叶杭冶.风力发 电机组的控制技术t-M.北京：机械工业出版社。2002.【6 】Hilloowalarm,Sharaf Am A rule-based fuzzylogic controller for a PW M inverter in a standalone wind energy conversion schemeJ】. mEETranson Industry Applications，1996

24、，32(1)：57. 65. 2范澍，毛承雄，陆继明.多机电力系统神经网络最优励磁控制器【J】.中国电机工程学报，2004, 24： 8O 一 84. 3胡兆庆，毛承雄，陆继明.基于输入对状态反馈线性化的非线性励磁控制J.继电器，2004，32(5)： 3235.【4余翔，毛承雄，陆继明.基于数字信号处理器的自适应励磁控制器J.电力系统自动化，2005，29(5)： 7983. 5毛承雄，陆继明，樊俊.大型水轮机多微机最优励磁控制J.华中理工大学学报，1994，22(4)：2O 一 24. 6万毅，毛承雄，陆继明.交流励磁发电机的非线性最优励磁控制J .大电机技术，2005，(2)：41. 4

25、6.、【7】何仰赞，温增银.电力系统分析【M.武汉：华中科技大学出版社，20O2. 8陈耿彪，陈慧勇，贺尚红.改进的Elman络在系统辨识中的应用J .机械工程与自动化，2005，133(6)： 4852. 9余耀南.动态电力系统.北京：水利电力出版社.1985.(这个你自己看着选几个吧，我也不知道是哪些，是我拼凑的)以下你也可以摘抄一些: 1中国风能资源储量及其分布1.1储量中国气象科学研究院根据全国900多个气象站的历年平均风功率密度绘制全国年平 均风功率密度分布图。该图反映了全国风能资源分布状况，以及各个地区风能资源潜力的多 少。全国风能资源储量估算值是指离地10m高度层上的风能资源量，

26、而非整层大气或整个 近地层内的风能量。全国的储量是使用求积仅逐省量取了年平均风功率密度10、1025、 2550、50100、100200以及200W/m2的面积后，计算出每一省的风能储量。中国10m 高度层的风能总储量为32.26亿kw,这个储量称作“理论可开发总量”。实际可供开发的量 按上述总量的1/10估计，并考虑风能转换装置风轮的实际扫掠面积，再乘以面积系数0.785 （即lin直径的圆面积是边长1m的正方形面积的0.785倍），得到中国陆地10m高度层实际可 开发的风能储量为2.53亿kw。2000年全国电力装机规模约为3亿kw，略高于估算的全国离 地10m高实际可开发的风能资源储量

27、，这表明我国风能资源非常丰富。但是必须进行风能资 源详查，探明具有经济开发价值的装机容量。另外，中国东部沿海地区水深215m的海域 面积非常巨大，海上风能资源测量必须着手进行。由于海上风速比陆上更高，湍流更小，更 接近中国东部电力负荷中心，因而中国海上风电开发前景更加广阔。1.2分布在中国，风能资源丰富的地区主要集中在北部、西北和东北的草原、戈壁滩以及东 部、东南部的沿海地带和岛屿上。这些地区缺少煤炭及其他常规能源，并且冬春季节风速高， 雨水少；夏季风速小，降雨多，风能和水能具有非常好的季节补偿。另外在中国内陆地区， 由于特殊的地理条件，有些地区具有丰富的风能资源，适合发展风电，比如江西省都阳

28、湖地 区以及湖北省通山地区。2中国风电发展应考虑的因素2.1风能资源了解风能资源情况对估算风电场发电量以及评估潜在的效益非常重要。对风电 场而言，风电机组年利用小时数最低要求为2000小时，即单机容量为600kw的风电机组年发 电量不能低于1200MW心才具有开发价值。当风电场风电机组平均年利用小时数达到2500小 时，风电场具有良好的开发价值；当风电机组平均年利用小时数超过3000小时，为优秀风电 场。2.2电网条件 当风电装机容量不超过当地电网总容量的10%时，风电不会影响电网的质量。 但是由于风的随机性，风电不能调度，因而它也不可能替代常规装机容量以满足负荷要求。 风电产生的电量可以替代

29、煤电产生的电量，以便减少污染气体排放。一般风能丰富的风场距 离现有电网较远，规划时应考虑接入系统的成本，与电网的发展相协调。2.3交通风能资源丰富的地区一般都在比较偏远的地区，比如山脊、戈壁滩、草原和海岛等， 必须拓宽现有道路并新修部分道路以满足大部件运输，其中有些部件可能超过30m。2.4经济问题随着技术发展，风电成本逐步降低。但目前中国风电上网电价比煤电等高出 0.30.4元/kwh。对一个装机容量为100MW，年发电量为250GWh的风电场而言，当地电 网消费者每年需要多付出0.751.00亿元购买风电。虽然这是保护环境的代价，但对那些经 济发展缓慢、电网比较小、电价承受能力差的省份和自

30、治区，过多发展风电将会造成严重的 负担。2.5风电机组国产化 降低风电成本的方法包括优选场址、规模开发、风电场优化设计和通过 设备招标选择机型外，另一个非常重要的方法是降低风电机组成本，因为它占风电场初始投 资的比例非常大，约占6070%。尽量采用国内制造的部件，在达到与进口设备同等质量的 条件下。争取成本下降15%，这将大大减小风电和常规煤电电价的差距。2.6环境问题风力发电不排放任何污染物质，特别是在减排COZ气体方面能起重要作用，应 尽可能充分利用风能资源。风电场产生的噪音和景观问题在中国影响很小，因为风电机组离居民点都比较远。2.7海上风电场 海上风能资源丰富而且稳定，欧洲己经建成几个

31、示范海上风电场，取得在海 洋中建造风电机组基础和向陆地输电的经验，丹麦制定了建设400万kw海上风电场的规划， 有5个装机容量为10万kw到15万kw的海上风电场项目开始实施。中国东部沿海岸上风能源 不够丰富，岸外风能潜力很大，应开始对资源储量进行勘测，初选近期有开发价值的场址， 为在不久的将来发展海上示范项目做准备。2.8融资中国已建成的风电场中，许多风电场是利用国家经贸委技改项目贴息贷款以及国外 政府提供的软贷款。由于它们贷款利率低，还贷期长，因而还贷期上网电价比较低。将来软 贷款逐步减少，使用商业银行贷款利率高，还贷期短，将导致还贷期上网电价比较高，制约 风电大规模开发。2.9社会问题总

32、体说来，社会对风电和其它可再生能源对减排温室效应气体的作用还了解甚 少，需要加强宣传。随着经济的发展，环境保护的要求日益严格，有关立法机构应制定具体 鼓励再生能源发展的法律，在全国范围体现公平负担的原则，分摊风电与常规火电的价差。 2.10政策初期激励风电发展的政策是行政性的，如允许并网、收购全部电量、还本付息电 价、网内摊销等，使业主有可能向银行贷款建风电场，风电与常规火电的价差甚至由电力局 系统的利润承担。对风电比较重视的省区政府允许将风电的价差摊到全省的平均销售电价 中；但是，相对于风能贫乏的省份，在风能丰富的省份，用户需要支付更多的电价用于风电。 目前急需制定政策，制定出按污染排放量分

33、配比例，由全国所有省区共同承担。同时各省应 根据当地风能资源条件制定风电最高上网电价，以利于有效开发风能资源，降低成本。3 21世纪初中国风电发展规划设想中国从1986年建立第一个风电场起到1994年电力部出台风电并网和还本付息电价的规定， 风电场是利用本国政府拨款或外国政府赠款建设的，主要对风电并网技术的可行性进行示 范。在1995年由电力部主办的北京国际风能会议上，正式提出2000年底我国风电装机规模 为1000MW的目标。目前各省电力公司已经成为投资风电项目、成立风电公司的主体。融资 方式有来自国家经贸委“双加工程”的贴息贷款，有来自许多国家的优惠软贷款以及一些商 业银行贷款。全国风电装

34、机容量从1994年的29W增加到2000年底的344MW。与1995年电 力部提出的目标相比，少了许多。从许多有关的省电力公司那里得知，到2000年底可以获 得资金的项目达到960MW，说明资金短缺不是中国风电发展的障碍。只有对环境保护更加 重视，制定更多激励政策，我国风电才能在ZI世纪大规模发展。目前，风电上网电价高于 煤电部分只在省级范围内分担，风电应该在那些风能资源丰富、火电厂温室气体排放多、经 济发展快，电价承受能力强的地区优先发展，比如广东、福建和浙江省。但是目前这些地方 市场经济比较发展，电价高的风电得不到应有的重视，而电网平均电价很低的新疆和内蒙自 治区风电却发展快。由于当地电网

35、容量和负荷小、电价承受能力差，再扩大风电规模从总体 上看对当地经济发展不利，这种状况应当改变。在2001年到2005年期间，应加强东北三省、内蒙东部、河北北部及整个沿海陆地岛屿的风能 资源详查，找出能够建设4000MW风电场的场址，并开始对岸外海上风能资源进行普查，找 到几个可以建设示范海上风电场的场址。政府将鼓励采用国产机组建设风电场的业主，以贴 息的方式补偿国产机组示范风电场的风险，开拓市场拉动国内总装和零部件制造业，提供批 量生产和改进产品的机会，降低机组成本。在现行政策条件下，到2005年底全国装机预计达 到1500MW。在2006年到2010期间，国内制造的整机和零部件成本较低，在新

36、增容量中将占 70%，如果减排温室气体的环境保护压力加大，国家出台全社会分摊风电价差的政策，全国 风电装机规模也许能达到3000MW5000MW，并建造一座海上示范风电场。风电以其良好的环 境效益，逐步降低的发电成本，必将成为ZI世纪中国重要的电源。过去在1980年，国家领导人视察我国的西北部地区后，向科技部提出了要解决偏远地区农牧民 用电问题的批示。科技部组织专家对这些地区进行考察后，提出了发展小型风力发电机解决 偏远地区农牧民供电问题的方案，并列入了国家“六五”科技攻关计划。当时，南京航空学院、哈尔滨工业大学、沈阳工学院、清华大学、长沙铁道学院等一批院校 和航空部602所、机械部呼和浩特牧

37、机所、中科院电工所、北京农机化研究院、浙江机电研究院、中国气象科学院等一批院所以及中国船舶工业总公司884厂、441厂、内蒙古动力机厂、包头电机厂、商都牧机厂、北京联合收割机厂、北京电机总厂、浙江电力修造厂等企业 都参与了小型风力发电机的设计、研制。八十年代中后期，我国的小型风力发电机形成了规模化生产的能力，在内蒙古等偏远地区推 广中小型风力发电机近二十万台，U1990年在丹东召开全国风力机械行业协会成立大会时， 会员单位有五十多家。但由于没有适时建立产品质量检测体系和市场监督机制，致使大批低 质量低价的中小型风力发电机涌入市场，导致产品的成本与市场价格错位，提供优质产品的 企业失去了市场，也

38、丧失了产品更新换代和进一步研发的能力。加上产品的售后服务体系没 建立，中小型风力发电机产品大面积出现质量问题，用户对中小风机产品失去了信心，市场 急剧萎缩，从而使整个小型风力发电机制造行业全面萎缩。按全国风力机械行业协会2000年对全国小型风力发电机产品销售量的统计，全国共销售小型风力发电机产品12670台套，其中300w以下的产品12000台套，并以低质量低价的产品为主，工业产值不足2000万元，不及一个中小企业的年产值。造成这种局面的主要原因有如下几点。1.1对小型风力发电机的技术难度认识不足1992年美国宇航局曾发表过一篇文章，说明美国宇航局和波音公司由于对中小型风力发电机的技术难度估计

39、不足，而导致为军方研制的便携式小型风力发电机失败，文章中主要提到 中小型风力发电机研制上的困难在于：中小型风力发电机所面对的自然环境极为恶劣，由于风受地面粗糙度和障碍物的影响很大， 离地面高度越高，风速越稳定。而中小型风机受安装高度限制，而且不能远离用电者居住的 地方，所以中小型风机是工作在风的紊流区域，风速风向的无规则频繁变化对风机的破坏性 很大。中小型风力发电机所能提供的能源有限，考虑到单位功率成本的因素，好的材料和先进的控 制技术无法采用，可选择的材料和技术手段有限。长期以来，我国的小风机研制缺乏对小风 机使用环境的研究，比较注重风机的性能测试数据，缺乏对风机在不同环境下进行运行考核 的

40、要求。1.2产品的技术要求不合理，配套系统产业各自分离虽然我国的小型风力发电机技术标准做了调整和修改，但在对小风机的产品要求上还是按八 十年代所订的风机标准来要求，一个最显著的特点就是要求风机的额定风速在68m/s，这 是极不合理的。因为小型风力发电机受技术手段的限制，只能采用定浆距叶片，当风速大于 额定风速时，风机的限速机构必须开始动作，否则就可能会烧毁发电机。风机限速后，输出 功率急速下降，从而大大缩小了风机的有效工作风速范围。以年平均风速45m/s的地区为例（这也是我国西北部偏远地区较普遍的风资源条件）下图为该地区全年风速的时表分布图和风能密度分布图。图1年平均风速3.9m/s的地区不同

41、风速下风速的时间正态分布图图2年平均风速3.9m/s的地区不同风速下风的能量正态分布图相对于国际上通行的做法（将风机的额定风速定在1013m/s的范围以体现对风能利用最大化的原则），我国的小风机额定风速定得低，主要是希望风机的有效工作时间长，较长时 间满足用户的用电需求。这种考虑是有局限性的。风能和太阳能一样，是随机性很强的能源， 而且能量密度低，希望风力发电机在任何条件下都能满足用户的用电要求是不现实的，要尽 可能满足用户的用电要求，最好的办法是采用风光互补发电系统，而不是降低风机的额定风 速。中小型风机的额定风速定得低，主要有以下几方面问题：1）降低了风机的利用率：风力发 电机的效率本来就

42、不高，如果我们再把风能的有效利用区域限得很窄，不利于对风能的充分 利用。2）增加了风机的成本和技术难度：风能是随风速的三次方成正比的，额定风速定得低，同等功率下风机的成本要高很多（我国小风机的重量是国外同功率产品的35倍）。风机处于限速状态的机率大，时间长，相应的产生故障的机会大，产品生产的技术难度大。3）与国际上同类产品的技术要求不接轨，丧失了国际市场上进行产品竞争的能力：太阳能热水 器、太阳能光伏都是按较高的光照强度来考核的，为什么中小型风机一定要按低风速来考 核？这显然是不合理的，这对中小型风机产业的发展不利。此外，无论风力发电系统还是风光互补系统，都由控制系统和储能系统组成等配套产业组

43、成， 发电系统、控制系统、储能系统各自分家，是整合后系统稳定性差的根本原因，也是目前改 行业的技术壁垒。使最终用户衡量考察中小型风力发电及风光互补新能源发电技术产生误 差。独立各个系统都是合格的，在各种恶劣的自然环境下一整合系统就是劣质的，不是控制 系统不当就是储能系统和发电系统配比不适合等，体现在用户面前的不仅仅是单一发电系统 的发电效率、低风速启动、低风速储能、抗大风保护等，还涉及到控制系统的智能控制、低 电压升压、充放电控制等，储能系统的选择、配比、等等一系列衍生的产业问题。1.3价值和价格的严重背离限制了行业的发展长期以来，我国小风机的定位是面向偏远贫困地区的农牧民，要他们买得起，所以

44、价格要低。 这种指导思想严重制约了行业的发展。实际上风机的价格只有太阳能电池的1/41/5 （按单位输出功率测算），但现在国家实施“送电到乡”工程，大量采用光伏电站，而不是风力发电机，原因是太阳能电池可靠，而风机可 靠性太差。中小风机行业实际上是以牺牲可靠性去迎合市场的低价格，结果使行业走入了死 胡同。太阳能热水器、太阳能光伏都是先走高价位，随着产业的规模扩大、生产成本降低、技术进 步，才大幅度降价的。中小风机一开始就定在低价位，产品没有利润，企业没有发展后劲。 而国家的资金支持一直在向大风电和科研倾斜而没有鼓励中小风机及风光互补产业的发展， 中小风机及风光互补产业甚至处于一个被遗忘的角落，致

45、使中国的中小风机产业滑落到现在 的状况。这两年随着“绿色照明”、“节能、减排”政策出台才给行业带来了新的生机。1.4缺乏市场监管机制我们的中小型风力发电机产品有较完整的国家标准，包括产品性能标准和安全标准，但市场 上销售的产品绝大部分没有经过国家检测机构的检测和认证，劣质产品充斥市场，风机伤人 事件时有发生。大量的用户买了产品不出三个月就没有了使用价值，都无处投诉，整个行业 就没有形成有效的市场机制。所以，生产企业也不考虑产品的售后服务和质量跟踪，致使中小风机产品失去了用户的信任，失去了市场。现在中小型风力发电机的可靠性问题是制约产业发展的核心问题。当风神风电科技有限公司在 2003年决定进入

46、小型风力发电机制造业时就调查研究过各方面的问题，我们对国际上各种小型风力发电机进行了认真的解剖和分析，确定了产品设计和制造的基本思路：确定了放弃 单机械限速机构，通过机械制动和电磁限速相结合的方式对风力机进行限速保护的思路；参 照国际上通行的做法，把风力机的额定风速定在12m/s的风速状态；采用风力机的全部零部件模具化制造的生产工艺，确保部件的高效率和产品的一致性。根据这个基本思路，我们花了近三年的时间，经过四代产品的更新换代，至2006年才把FS 系列风力机进行了产品定型并投放市场，使产品实现了产业化。如果使小型风力机形成产业， 我们认识到以前把市场定位在偏远农牧民的思路是不正确的。偏远地区的农牧民最需要电， 但他们没有购买力，这种购买力不仅仅在经济能力上，还表现在心理上。他们希望能和城里 人一样用电交电费，他们有这个能力，