风力发电对电网的影响研究
摘 要：近年来我国能源需求不断增大，化石类资源的不断枯竭，从而导致的环境问题也渐渐加深，现代清洁能源风能作为可再生能源之一，在这样一个环境背景下得到了迅速发展。不可控性和间接性是风力发电的两大优势。当风力发电能有效的并入电网时，对整个电网都有很大贡献。其中风力发电对整个国家的能源贡献值也日益提高，特别是在“十三五”规划中国家政策的大力推动下，风力发电已经成为国家发展的一项战略。[1]本篇文章对电网在运行过程中有可能出现的问题进行了研究，并从风力发电的角度出发，全面分析了其主要特征。再从风力发电的特点对其接入電网后对电网的影响进行了分析。最终对问题得出了一个可靠的方案，同时构想和完善了我国风力发电的发展方向。
关键词：风力发电；电网；对策研究
随着世界化石类能源日益减少，环境问题渐渐凸显，国家对可再生能源的大力支持，风力发电在我国整个能源比例中的比重逐渐占据了主要位置。风能作为一种清洁能源，其主要具备以下几类优势：投资成本不高，持续时间长，风能资源充足等。近年来，我过风力发电得到了非常大力度的普及，不但能有效的解决我国在电能上的不足，同时还能有效的避开由于化石能源消耗所产生的环境污染，对改善雾霾和全球变暖有巨大的贡献。在我国，风力发电的商业前景非常广阔，是符合国家的可持续发展战略的。但是，大力发展风力发电会引起电网发生改变，同时还可能降低官网安全性以及可靠性。
一、风力发电的基本特征
风力发电与一般的发电场相比有共性但也有其特殊性。我国是一个幅员辽阔的国家，地形与地貌非常丰富多样，整体地势从西往东走呈现下降的趋势，平原在整个地貌中所占比例较低。由于风力发电对地貌有较高的要求，因此发电场跟用电重负荷中心相隔距离会比较远。例如在高原或山地建设风力发电场就有一定的阻碍。[2]例如在蒙古高原建设的发电场电能不是很稳定，发电量也会受到比较大的影响。与此同时，天气变化对电力的控制以及储存都会产生波动。这些不可控因素导致风力发电的电量负荷大小不能得到及时有效调整，从而电力调整难度增加了很多。再加上一些其他的阻碍因素，全年在我国可利用风能时间只有约2000h，这样的开发力度是远远不够的。
二、风力发电的接入对整个电网的影响
（1）稳定性影响；风力发电在接入电网的过程中，其发电机在合闸的一瞬间会对整个电网产生一个十分强劲的脉冲电流。这个脉冲电流在小电网中，由于电路电压急剧降低，导致接入电路的用电设备停机或者故障。
（2）对电压的影响；风力发电电场容量升高时，会引起整个系统的电压降低，使系统电压保持在低水平状态运行，无功补偿就会在一定范围内减小。此时，风力发电场得不到有效的电力支持，系统电网的无用功全需求量就会提高。产生的巨大压力会引发电压一直处于崩溃边缘，从而会触发发电机组的自我保护程序，让机组处于待机状态。风力发电在直接接入高压系统后，风力发电机的开机与停机都会对其容量引起不同程度的变化。当系统中某一位置发生断电故障时，系统中会发生蝴蝶效应，会引起并联的同值电路中等效电势与反侧电阻一系列的变化，它会反应在自动调压系统所采取的保护动作中。大风电场都由数台风电机机组构建而成的，同值电路中等效电视与反侧电阻都可以用对等的方法计算得出。当风电场的电容量，输出功率和断电位置发生移位时，自动调压喜用也会根据电流动作随之发生改变，调整过后的调压系统能满足风电场接入电路后的保护条件。[3]
我国在风力发电取得一定规模后，并入电网的电容量也在不断的增加，这对系统电网的影响也在增大。风电场在接入电网后，对系统电网无功以及电压等影响是现阶段国内外科研人员研究的核心问题，其他的影响，如对整个电力质量的影响，对电力系统的调峰影响，接入后对电力系统稳定性影响等也是科学家们研究的重点。而风力发电场的短路电流等问题受到的关注比较小，可供参考和查询的数据可靠性也不高。在调整风电场的电力系统时，通常的做法是直接按对等容量的同步机计算或直接忽略它所产生的影响，但这种方法的误差是不可避免的，从而有必要研究风力发电机组的短路电路和其对继电器产生的影响，得到可靠的保护性调整数据。
（3）电力调度的影响；风力发电接入电网时，是处于缺少保护性状态下运行的。风力大小在改变时，整个电力系统的运行也应随之作出必要的调整，整个系统动态与风力发电的输出功率和频率要保持一致。由于接入电网的风力发电输出功率具有波动性，会导致用电质量和稳定性受到不同程度的影响。
（4）对电网经济效益的影响；相对于燃煤发电来说，风力发电对电网的影响更加显著，在我国不同地区的电用户所处位置不同，风力发电价格也随之变化。在不同种发电能源中，风力发电的价格一直处于中上水平，要比燃煤发电贵。但在燃煤资源急剧减少的背景下，我国对风力发电给与了多样的政策支持，如加大资金投入，降低税收等，在这些政策支持下，整个风力发电产业得到了迅猛发展。但还是由于风力发电的高成本，其用电价格一直保持在一个比较高的水平。外在条件也会对风力发电的机组产生影响，情况严重时会引起机组处于停机状态，而在此过程中，电网还会持续对电容量进行调整，这时系统电网在有风力电接入的条件下产生盈余。这会对风电能源造成巨大的浪费，资源得不到充分的利用。由于复杂的地形，在电场开发时没有认真的考虑各种有害因素，导致风力发电机组一直处于重启的状态，这对机组会产生巨大的损害。
三、对策和建议
（1）持续加大风力资源查询工作；为了避开风力发电中所遇到的多种不稳定因素以及由于恶劣的环境而导致机组的亚状态运行等问题，风能资源的普查工作必须得到更大力度的开展。这可以从不同地区的风电量和气相条件两个方面进行考察，从而保证风能资源的持续性和风力发电电量输出的稳定性。
（2）试点低谷电价；如果低谷电价得到推广与实施，可以在很大程度上对电力资源的运用起到促进作用，在欧美日等发达国家，低谷电价已经得到广泛的运用，也证明了低谷电价对风电市场有非常紧密的联系。[4]比如丹麦的风力发电电价就是与其他能源电价结合，使丹麦的风力资源得到了充分的利用。在我国，风力发电的规模在日益扩大，由低谷电价而引发的一系列问题也渐渐浮出水面，可以根据不同的风电用途来定制不同的风电价格。例如在北方城市，低谷风电用于冬季取暖，拟定价格时可参照风电边缘成本。
（3）完善电网配套设施；为保证顺利输送边远地区的风电资源，电网先行这个原则是要必须坚持的，当地政府与上级电企都必须重点支持和沟通。加快建设风力资源充足用户量大的地区的电网基础配套设施。及时更新风电管理调控知识，向西方先进国家汲取管理经验，制定现代化的科学的并网标准，在系统容量允许的前提下，加大对风电并网先进技术的资金投入，根据我过国情，不断积累风电并网技术。由于风电的接入对整个系统配电的短路电流都会产生影响，必须对现在的配电电网采取保护措施才能避免由于系统故障是引发的短路。
（4）加强审查力度；“十三五”实施以来，我过的风力发电机组已有一定规模，为保证系统用电的质量，我国不断颁布对风力发电的政策支持而且在电力输送环节和用电端给予了充足的物质支持与政策优惠[5-6]。但是由于我国风力发电还处于起步阶段，民众对风力发电还不是特别了解，基层缺乏引导用户用电和购电的热情，没有形成从发电、输电到用电一套完整的配套政策。因此造成了虽然风力发电商业形势看好但风电用户并无增加的现象。政府在加大制造、鼓励电企和奖励风电等措施上继续投入的同时，也要同时出台相关政策来普及民众风力用电常识，并不断审查全国风力用电情况，及时反馈给风电企业。
四、结语
“十三五”規划以来，我国风电场数量在持续增加以及单个风电场的规模也在不断增大，特别是是在风力发电技术和并网技术都得到了飞跃式的提升，政府相关部门在电力管理方式也在探索式的进步。相关电企与政府部门对电网稳定性、安全性和排查工作都有相应的应对措施，电网的智能化也得到了突破。综合考虑我国地貌环境对电网的影响，我国风力发电在持续发展。但必须指出的是，由于风风电技术迅猛发展，风电场的电容量也日益增大，而大容量的风电场电能不经处理就直接引入高压电网，这种方式会带来电流短路变化，这都会影响电网系统的稳定性，输出电能的质量、断电保护等，这些突出问题都是现阶段我国电企和政府急需解决的问题。
参考文献：
[1]杨国生，李欣，周泽昕.风电场接入对配电网继电保护的影响与对策[J].电网技术，2009（11）：87-91.
[2]朱哲.风电接入对电网的影响及对策[J].科学导报，2016（1）.
[3]李付强，刘永奇，涂少良，等.大规模风电并网对京津唐电网的影响和对策分析[C].风电场接入电网技术专题研讨会，2009：44-48.
[4]孙巍.风电接入对电网的影响及对策研究[D].山东大学，2011.
[5]黄增武，石曼华.风电接入对配电网线损的影响及对策[J].科技资讯，2011（19）：153.
[6]贾轶军.大型风电场接入对配电网继电保护的影响及对策[J].中国电业：技术版，2014（4）.
作者：王欣
摘 要：风能作为一种清洁能源，越来越受到各个国家的重视。世界范围内风电装机容量一直在增加。随着装机容量的增加，风力发电对电网的影响也越来越明显。介绍风力发电的并网条件及并网特点，不同风力发电机与电网的并入方式;介绍风电并入电网对电网的影响和我国的电网结构及内蒙古地区电网的大概结构。
关键词：风力发电 并网 风电场
1 风力发电概述
1.1 风力发电形式
风力发电有两种：一是离网发电;二是并网发电。目前中国的风力发电还处于试点阶段，并网发电的技术不够成熟。比较成熟的是北欧和美国。并网并不是一件很简单的事情，能够并网的电流具备正弦波交流50HZ，另外还有电压和功率等。
风机的离网应用有多种多样，主要可以分为以下几类：
(1)为蓄电池充电：这种应用大多是指单一家庭住宅使用的小型风力发电机。
(2)为边缘地区提供可靠的电力，包括小型和无人值守的风力机。风力发电机通常与蓄电池相连，而且也可以与光电池或柴油发电机等其他电源联机，为海上导航和远距离通信设备供电。
(3)给水加热：这种系统多用于私人住宅。典型的用法是将风力发电机直接与浸没式加热器或电辐射加热器相连。
(4)边远地区的其他使用：包括为乡村供电、为小型电网系统供电，以及为商业性冷藏系统和海水淡化设备供电。在离网风力发电系统的应用中，占主导地位的是利用风力发电机为蓄电池充电。这类风力发电机的转子直径通常小于5m，而且其额定功率低于1000w。独立的风电系统主要建造在电网不易到达的边远地区。
1.2 风力发电的特点
风力发电与火力发电相比，有其自身的缺点和优点，主要有：(1)装机规模灵活，可根据资金情况而决定一次装机的规模。(2)它是一种不污染环境，也不消耗资源的清洁能源，所需的动力只是自然界中的风。(3)投入资金少，有一台风力机的资金就可以安装一台，投产一台。(4)建设周期短，比如说建设一个万瓦级的风电场周期不到一年。
2 不同类型风力发电机组的并网方式
在风力发电上应用到同步发电机有两种机械联结方式：(1)取消变速齿轮箱，把风轮轴与发电机直联，并且把发电机做成低速同步发电机。同步发电机的并网比较复杂，需要一整套并网措施;(2)通过变速齿轮箱，做成高速同步发电机。
2.1 异步风力发电机并入电网的方法
调整负荷是靠异步发电机并入电网时滑差率来调整的，对机组的调速要求不像同步发电机那么严格精确，因为其输出的功率与转速几乎成线性关系，异步并网只是需要电机转速靠近发电机同步转速时就可以并入预定电网，并没有调步的操作和同步的设备。目前国内使用的异步发电机并入电网的方式有直接并网、降压并网和通过晶闸管软并网。
2.1.1 直接并网方式
并网时发电机的相序与电网的相序相同是这种并网方法的要求，完成自动并网是当风力驱动的异步发电机转速接近同步转速时即可，系统中的测速装置在一定的条件下发出一个信号，系统接收到信号后空气开关自动合闸，由此自动并入预定的电网。虽然，直接并网方式相比于同步风力发电机的准同步并网是容易些，简单点，但这种并网方式只适用于异步发电机容量在百千瓦级以下。之所以这种并网方式只适用于异步发电机容量在百千瓦级以下，是因为直接并网时会出现较大的冲击电流及电网电压下降。
2.1.2 降压并网方式
为了降低并网时候合闸瞬间冲击电流的大小，同时为了不使这时的并网的电网电压下降的幅度不要过大，这种并网方式在并网电网和异步风力发电机中间串联了或者是电抗器或者是电阻。这种并网方法是适用于百千瓦级以上的大容量机组，因为电阻、电抗器等元件要消耗功率，在发电机进入稳态运行后将其迅速切除。
2.1.3 通过晶闸管软并网方式
要想使风电并入电网时不会对电网产生很大的冲击，就需要使并网瞬时的电网的冲击电流限制在一个很小的区间内，而通过晶闸管软并网这种并网方式可以得到一个相对平滑的并网过程，其独特之处就是严格控制晶闸管的导通角，从而实现平滑稳定的并网，不致于对电网产生很大的冲击。让晶闸管器件的特性要一致、稳定以及触发电路可靠，这是它也对晶闸管触发电路提出了严格的要求。要想保证可控硅导通角在0到180度范围内同步逐渐增大，要想保证发电机三相电流平衡，只有发电机主回路中的每项的双向晶闸管特性一致，并且控制极触发电压、触发电流一致，全开通后压降相同，否则会对发电机不利。
2.2 自同步并网方式
同步发电机在转子未加励磁就是自同步并网，励磁绕组经限流电阻短路的情况下，由原动机拖动将同步发电机转子转速升高到接近同步转速(约80%-90%同步转速)时，将发电机投入电网，再立即投入励磁，靠定子与转子之间的电磁力作用将发电机自动牵入同步发行。这种并网方式尅从问题的根源排除非同步合闸的这种可能，因为同步风力发电机在并入电网时并没有加励磁电流。这种并网操作简单，是不需要复杂的并网装置，并且并网过程迅速。
2.3 准同步并网方式
在同步风力发电中，风力发电机的转速、频率及极对数有确定的关系，这个关系式：f=pn/60。式中：f-发电机产生的交流电频率;n-风力发电机的转速;p-发电机的极对数。
准同步并网方式将风电并到并网电网中，需要满足几个条件：(1)发电机的电压相序与电网的电压相序相同;(2)发电机的电压等于电网电压，并且电压波形相同;(3)要求并网风力发电机的频率和并网电网的频率相同;(4)在合闸那会儿，电网电压的相角和风力发电机所发电压的相角一致;
3 风能并到电网里时对并网电网的的影响
3.1 风力发电对电能的稳定性及质量的影响
随着各地风电场的陆续上马和投产， 大家广泛的关注风力发电对电网电能质量的影响。风力发电对电网的影响主要表现为：电压波动、电压闪变、电压跌落及谐波等。这是由于上述风电场并网运行的特点，特别是风能的随机性和并网风组的运行特性，可能影响电网的电能质量。据研究可知并网风电机组输出的功率波动是风力发电引起的电压波动和闪变的根本原因。由相关的知识知道，空气的密度 、风速V、桨距角 和叶轮转速 的变化会影响机组的功率的输出。其实，桨距角 和叶轮转速 ，减小风电机组的波动是可以通过现代的先进的风电机组能够进行很好地控制。由于风的随机性和波动性以及不可预知性，风电的出力是随机波动的，此时电网的的有功功率和无功功率也会发生大的波动性，这样就导致了并网电网的闪变和不稳定性。由此，风电机组的出力变化主要是由于风速的变化而引起的。另外，已经并入电网的风机在持续的运行中，会使风电机组输出功率存在周期性的波动的原因有：湍流、塔影效应、偏航误差、风力机尾流效应以及风电机组的频繁启停。随着风机电机容量的增加，风的随机波动性对风力发电的影响阅历啊月明显，当风电出力波动较大时，从而会引起较大的电压波动。
3.2 对电网稳定性的影响
由于风力发电场接入电网时会有很多问题，所以就目前风电并网的情况来看，风力发电场一般都是建在电网比较薄弱的地区，并网时是在电网末端进行并网。并网后会对系统稳定性产生影响是由于风力发电的接入，使电网单向流动的特点被改变，电网单向流动被改变之后又导致系统潮流分子发生改变。
3.3 对电力调度与日常发电计划的影响
由于风电的不可预测性，所以并不能像我们以前使用的电源一样，对风电进行准确而又可靠地出力预测。更不能指定出一个合理的发电计划，并将这个计划实施，这一切主要是由于自然界中的风是不可控制的，是随机的，且很难根据实际进行准确评估。若我们把一个风力发电场看作是一个的负荷，因为风能的波动性，对于这个负的负荷我们并不能进行准确的评估;若我们把风力发电场看作是一个日常使用的电源，而它的有效性又无法得到保证。一般一个地区，并入该地区的风力发电不能超过该地区总电力的5%～10%，否则会给整个电网带来很大的影响。
4 结论
现在全球都面临一个严重的问题——能源短缺，各国政府及自己所能在开发新能源，而风力发电则是各国争先发展的新能源产业。风力发电没有任何污染，建设周期短，相比火力发电其成本低，对于我国来说，由于大型风力发电设备主要是进口，成本相对偏高，但随着我国大型风力发电设备国产化，将逐步降低风力发电成本。随着科技的进步，风力发电技术越来越成熟，这也将进一步促进风电的发展，从而为新能源发展，低碳生活作出更多的贡献。
作者：吴疆 江兴 胡媛媛
摘要：风力发电作为新能源发电的一种，其应用方向与发展前景非常广阔，大型风力发电机组能够有效提高风力发电的效率，必将在风力发电行业中得到广泛应用，而对于风力发电技术的研究也将成为世界新能源开发的重点。由此可见，能源格局正在变化，由一次性能源系统正逐渐转变为以可再生能源为基础的可持续能源体系，风力发电前景广阔。利用可再生能源，可以帮助人类文明获得可持续发展的途径，是人类与自然和谐共存的重要方向。风能十分广泛，目前主要将其应用在风力发电中，而且风力发电已经具备较为成熟的技术手段。总体而言，对风力发电机组控制技术进行研究分析，在很大程度上关系到国家未来的发展。阐述风力发电在运行过程中的控制技术，风力发电的概念、特点、发展，以及风力发电机组和控制技术，包括定桨距控制技术、变桨距控制技术。
关键词：控制技术;风力发电;桨距控制。
1风力发电
1.1风力发电的特点
风力发电就是使用风能进行发电。风力发电机组将风能转变为机械能之后再转变为电能，所以风轮、发电机是风电机组中最为关键的部件。风轮在风力的作用下旋转，把风的动能转变为风轮轴的机械能，风轮的转轴与发电机的转轴相连，发电机在风轮轴的带动下旋转发电。目前风力发电中所使用的风电机组风能利用率最高能做到60%左右，一般风力发电场内所使用的现代风轮发电效率仅为40%。由于风速是不稳定的，处于经常性的变化状态之中，在野外运行的风电机组常常会面临较为恶劣的自然环境，这就会导致风力发电机组相较于其他工业机组运行上更为困难。我国风力发电机组的使用寿命一般是在20年左右，在世界行业领域中处于较高水平，能够经受住大部分恶劣的自然条件，所以利用率很高。
1.2风力发电的发展
风能作为绿色环保型资源，其本身就具有优秀的环保效益，能够完善新能源的组成。风力发电与其他发电形式相比，有诸多显著的优势，例如风力发电机组与火力发电机组进行对比，两者在基本运行条件相同的前提下，使用风力发电可以极大程度减少有害气体的排放量，对于环境保护而言将有着更为突出的价值。
风力发电机组最早始发于丹麦，之后便在世界范围内得到了广泛的普及，这一发展速度是非常迅速的。根据欧洲相关协会统计显示，到2030年，风力发电技术将成为世界电能产出重要途径，会为人类文明的发展做出越来越多的贡献，不仅能够在最大程度上减少废气排放，更能够缓解人类文明发展进程中的用电压力。我国未来风力发电的前景也是值得期待的。对于我国而言，风力资源是十分丰富
的，我国陆地风能可开发的数量高达250GW，海上风能资源将更为丰富。以我国西北地区为例，西北拥有着天然风场的优势，通过合理开发利用，必将为我国经济和民生建设带来新的机遇。而我国正在不断追赶先进国家的发展步伐，在多个地区建立了风力发電系统。目前从发展速度而言，我国沿海地区和高原地区风力发电发展速度最快，以新疆、广东、内蒙古地区最为突出，而这些地区也是使用风力发电最多的地区。
2风力发电机组分析
2.1风力发电机组的结构
风是没有公害的能源之一。而且它取之不尽，用之不竭。对于缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带，因地制宜地利用风力发电，非常适合，大有可为。一直以来国际惯用的风力发电机风轮所使用的结构类型是三桨叶与轮毂刚性对接结构，该结构类型被命名为定桨距风轮。结构中，桨叶顶端1.5～2.5m的这一段距离会被设计为能够对叶尖扰流装置进行控制的功能，当风力发电机组处于脱网停机状态时，叶尖扰流装置可以在手动或者是自动装置的控制下实现换挡，并以90?旋转的方式变成阻尼板，帮助风轮缓解转速。这一部件的功能能够起到刹车的作用，所以被称为空气动力刹车。
2.2风力发电机组的部件
目前最新的技术所呈现出的风力发电机组机型包含三种类型，分别是定桨距失速型机组、全桨叶变距型机组以及基于变速恒频技术的变速型机组。三种基础类型虽然有所不同，但是都采用三叶片和水平轴的叶轮结构。布局上一般会安放在上风向位置，风车舱内的机械结构需要按照轴线的位置来进行逐一的设计。微型处理器作为整个风力发电机组中的控制核心，发挥着最为重要的功能。其中定桨距失速型机组和变速型机组所使用的是晶闸管恒流软切入技术，发电机使用的是双速型异步电机。定桨距失速型机组气动刹车使用的是叶尖扰流器，而旋桨叶变距型机组则使用的是叶尖气动刹车制动系统以及变距系统，同时引入了液压技术。具体而言，风力发电机组中所使用的主要部件包括叶轮、齿轮箱、发电机、偏航系统、刹车系统等。
3风力发电机组的控制
3.1定桨距控制技术
定桨距控制技术要求在风力发电设备的轮毂上固定好叶片，如果叶片出现失速，便可以对功率的最大值进行控制，以实现风力发电质量控制的目的，而这便是定桨距风力发电机的工作原理。该项技术来自丹麦风力发电机组技术，运用的是桨叶翼型失速理论，能够使气流攻角在额定的风速上促使机械设备达到特定值，涡流便可以在桨叶表面出现，而且可降低效率，以实现限制功率的目的。定桨距控制技术已经被世界上诸多先进的制造商所使用，生产出很多大型的风电发电机组设备，在行业内的使用率高达70%。
3.2变桨距控制技术
变桨距控制技术所具备的变桨距风电机组调节功能，实现途径是纵向轴心叶片的变化结果。关于这一领域，可以对Vestas公司的风力机进行研究。该技术调节阶段分为三个阶段：（1）第一个阶段是开机运行。变桨距风电机组的风力机如果正处于运行状态，对于定桨叶节距角计算将逐渐展开，此时需要将节距角进行调整，如果已经达到了0.5倍额定转速，则需要全面调整节距角，使其处于合适的角度位置，这样才能够使风力机处于可控的转速状态，完成并网发电功能。（2）进入到第二阶段，此时风速低于额定风速，其功率输出完全取决于桨叶的气动性能。根据风速的大小，调整发电机转差率，使其尽量运行在最佳叶尖速比，以优化功率输出。（3）进入到第三阶段，功率如果能够与额定功率保持一致，系统将逐渐开始稳定的运行，这个时候要对输出功率进行调节，如果输出功率大于额定功率，则需要对桨叶节距角进行调整。一般而言，如果风力发电机组容量超过了750kW则可以使用变桨距调节技术，如果不足750kW，则可以使用定桨距失速调节技术。
4结语
由于风轮的转速比较低，而且风力的大小和方向经常变化着，这又使转速不稳定;所以，在带动发电机之前，还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速的齿轮变速箱，再加一个调速机构使转速保持稳定，然后再联接到发电机上。为保持风轮始终对准风向以获得最大的功率，还需在风轮的后面装一个类似风向标的尾舵。风能作为可再生的清洁能源，在使用的过程中几乎不会对自然环境造成污染，而且风能取之不尽，用之不竭，所以深受社会各界的广泛关注。在当前经济发展形势下，许多国家为了缓解能源压力，出台了一系列的政策来促进风能行业的发展，并给予充分的技术、经济、制度的支持，为技术和相关市场的发展提供了诸多便利条件。随着风力发电技术的不断推广与运用，以及人类文明发展进程中环境保护压力的不断提高，风力发电必将成为某些地区，甚至是某些国家未来主要能源。而对于我国目前的发展趋势，风能将成为促进国家发展的关键性资源类型。所以，对风能问题进行研究与分析，以及对风力发电技术进行探讨，将有着十分重要的意义。
参考文献：
[1]林键.风力发电及其控制技术新进展探究[J].中国设备工程，2021（13）：221-223.
[2]王志新，张华强.风力发电及其控制技术新进展[J].低压电器，2009（19）：1-7+19.
[3]李武东.谈风力发电电气控制技术及应用实践[J].科技与创新，2017（18）：147+150-151.
[4]马小亮.风力发电机组的电气控制[J].电工技术学报，2006（06）：11-16.
作者：谢直真
班级：材料工程111 学号：205110137 姓名：张宇
摘要：本文对中国风能现状及资源分布，近年来中国风力产业的发展状况以及复合材料在风电叶片上的应用进行论述。
关键词：风力发电;发展状况;复合材料;风电叶片
Abstract:This review concerns about the stituation and resource distribution of windy energy in China,the development status of chinese wind power-generation enterprises and the application of composites in wind power-generation.
Key words:Wind power-generation;Development status;Composites;Wind turbine blade 引言
社会经济的持续发展导致能源消耗不断增加，我们正面临日益严峻的能源形势。全球范围的石油、天然气能源逐渐枯竭，环境恶化等因素迫使我们寻找更加清洁、可持续发展的新能源，风力发电应运而生。中国风能资源非常丰富，主要集中在三北地区及东部沿海风能丰富带。
风力发电产业市场巨大，竞争激烈。据估计，2006到2010年之间，我国风电叶片的需求量大约在7000多片，2011到2020年的需求量则将达到惊人的50000片。巨大的市场前景使得目前风机行业的竞争空前激烈。整机方面，目前国际市场格局已初步成型。2005年全球超过75%的市场份额被丹麦Vestas、西班牙Gamesa、德国Enercon和美国GE WIND四家企业占据，新进入企业的生存空间不大;国内的整机生产企业中，新疆金风、浙江运达、大连重工集团、东方汽轮机厂等几家的市场前景被业界看好，这其中又以新疆金风科技在国内品牌中的市场份额最大。叶片市场的情况与整机基本类似，单是丹麦LM Glasfiber公司一家就占据了国际市场40%以上的份额，其产品被GE WIND、西门子、Repower、Nordex等公司全部或部分采用;另外Vestas和Enercon公司也拥有各自的叶片生产部门。国内的叶片生产企业主要有中航保定惠腾、连云港中复连众复合材料集团等。
风电叶片作为风力发电机组系统最关键、最核心的部件之一.叶片的设计及其采用的材料决定着风力发电机组的性能和功率，也决定着其电力成本及价格。复合材料在风力发电上的应用，实际上主要是在风电叶片上的应用。风电叶片占风力发电整个系统成本的20%到30%。制造叶片的材料工艺对其成本有决定性影响，因此材料的选择、制备工艺的优化对风电叶片十分重要。
1.中国风能资源及其分布
1.1中国风能资源
据有关研究成果预测，我国风能仅次于俄罗斯和美国，居世界第三位，理论储32260GW，陆地上离地10m高可开发和利用的风能储量约为2.53亿kw(依据陆地上离地10m高度资料计算)，近海(水深不超过10米)区域，离海面10米高度层可开发和利用的风能储量约为7.5亿kW，共计10亿kW，风能资源非常丰富。
1.2中国风能资源分布
风能资源丰富的地区主要分布在东南沿海及附近岛屿以及“三北”(东北、华北、西北)地区。另外，内陆也有个别风能丰富点，海上风能资源也非常丰富。“三北”地区包括东北3省、河北、内蒙古、甘肃、青海、西藏和新疆等省自治区近200km宽的地带，风功率密度在200~300W/m2以上，有的可达500W/m2以上，可开发利用的风能储量约2亿kW，约占全国陆地可利用储量的79%。该地区风电场地形平坦，交通方便，没有破坏性风速，是我国连成一片的最大风能资源区，有利于大规模的开发风电场。包括山东，广西和海南等省市沿海近10km宽的地带，年有效风功率密度在200W/m2以上，沿海岛屿风功率密度在500W/m2以上，风功率密度线平行于海岸线，可开发利用储量为0.11亿kW，约占全国陆地可利用储量的4%。东南沿海及其岛屿是我国风能最佳丰富区。我国有海岸线1800km，岛屿6000多个，大有风能开发利用的前景。
2.近年来中国风电产业发展
2.1产业发展现状
2000至2009年10年间，中国风能产业飞速发展，风能累计装机的容量平均的怎张速度高达72.8%。从2005年起，总装机容量的增长速度超过了100%。截止到2009年12月31日，中国(不含台湾省)风电累计装机超过1000MW的省份超过9个，其中超过2000MW的省份4个，分别为内蒙古(9196.2MW)河北(2788.1 MW)辽宁(2425.3MW)吉林(2063.9MW)内蒙古2009年当年新增装机5545MW，累计装机9196.2MW，实现150%的大幅度增长。
从风电零部件制造方面来看，据统计，2004年中国仅有6家风力涡轮机制造商，2009年这一数字已提高到80家以上。已开始生产的内资叶片企业52家，轴承企业16家，齿轮箱企业10家，变流器企业12家，塔筒生产企业则有近100家。其中，叶片制造企业中复连众、中材科技年供货已超过500套，中航惠腾年供货超过2000套;轴承制造企业洛轴、瓦轴、天马等已具备批量主轴轴承生产供应能力齿轮箱制造企业中南高齿年产超过3000台，大重减速机超过2000台、重齿超过1000台;
从风电整机制造方面来看，2009年，华锐风电、金风科技和四川东汽继续保持市场前“三甲“的位置，华锐新增装机34.5万kW，金风新增装机272.2万kW，东汽新增装机203.5万kW。联合动力以装机容量768MW，占中国新增市场5.6%的优势，排名全国第四。随着国产整机产能释放及零部件配套能力增强，产业链瓶颈将消除，产业发展迅速;风电设备市场呈现寡头垄断格局，避免了市场无序竞争，有利于领头企业做大做强。2009年我国新增风电装机及累计装机排名前10名制造企业市场份额。内资变流器制造企业供应能力增强，质量获得客户认可。可见，国内风电零部件产业发展的繁荣景象。
2.2国家的优惠政策
中国颁布的政策主要从两个方面扶持风电行业，一方面是通过财政补贴、电网全额收购、确定风电并网价格，以保证风力发电项目合理盈利，从经纪商进行促进;另一方面是在国内市场启动的同时，扶持风机制造业发展，为中长期的风电产业发展奠定基础。归纳为一下四大点：
(1) 风电全额上网
2006年1月1日开始实施《可再生能源法》。该法要求电网企业为可再生能源电力上网提供方便，并全额收购符合标准的可再生能源电量，以使可再生能源电力企业得以生存，并逐步提高其能源市场的竞争力。
(2) 财税扶持
考虑到现阶段可再生能源开发利用的投资成本比较高，《可再生能源法》还分别就设立可再生能源发展专项资金为加快技术开发和市场形成提供援助，为可再生能源开发利用项目提供有财政贴息优惠的贷款，对列入可再生能源产业发展指导目标的项目提供税收优惠等扶持措施作了规定。
(4) 上网电价
当前风电定价采用特许权招标方式，导致一些企业以不合理的低价进行投标。风电特许权招标先后作出了三次修改，总的看来，电价在招标中的比重有所减少;技术、国产化率等指标有所加强;风电政策已由过去的注重发电专项了注重扶持中国企业风电设备制造。目前，有关部门正在抓紧研究风电电价调整的具体办法，调整的原则将有利于可再生能源的开发，特许权招标的定价方式有可能改变，2008年1月第五期风电特许权招标采取中间价方式，就是一个最新的尝试和探索，避免了恶性低价的竞争局面，有助于风电电价开始向理性回归，有利于整个风电产业的发展。
(4) 国产化率要求
2005年7月国家出台了《关于风电建设管理有关要求的通知》，明确规定了风电设备国产化率要达到70%以上，为满足要求的风电场建设不许建设，进口设备要按章纳税。2006年风电特许权招标原则规定：每个投标人必须有一个风电设备制造商参与，而且风电设备制造商要向招标人提供保证供应复合75%国产化率风电机组承诺函。投标人在中标后必须并且只能采用投标书中所确定的制造商生产的风机。在政策扶持下，2007年风机国产化率已经达到56%，2010年风机国产化率也达到85%以上。
2.3风电产业发展趋势
我国海上资源丰富，发展海上风电，将依托于风能资源丰富的海域，同时以“建设大基地、融入大电网”的方式进行整体规划和布局。目前，我国海上风电开发已经启动，国内对大容量风电机组的需求也在增加，国内风电制造企业纷纷开发大容量海上风电机组。华锐、金风、东汽、联合动力、湘电、明阳等都已开始5MW及以上风力发电机组研发。相信随着整机及零部件技术的不断进步，大容量海上风电的规模化化发展。
3.复合材料在风电叶片上的应用
风力发电装置最核心的部分是叶片，叶片的结构与性能将直接影响到风力发电的效率及性能。风电叶片的成本占整个风力发电装置成本的20%左右，因此采用廉价、性能优异的复合材料成为了许多企业研究的方向。现在使用比较多的复合材料有玻璃纤维增强聚酯树脂、玻璃纤维增强环氧树脂，局部采用玻璃纤维或者碳纤维增强环氧树脂作为主承力结构。
3.1碳纤维增强复合材料及其优点
碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得的微晶石墨材料。碳纤维是一种力学性能优异的新材料。它的比重不到钢的1/4。碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500MP以上，是钢的7~9倍。抗拉弹性模量为材料的强度与其密度之比可达到2000MPa/(g/cm3)以上，而A3钢的比强度仅为59MPa/(g/cm3)左右，其比模量也比钢高。材料的比强度愈高，则构件自重愈小，比模量愈高，则构件的刚度愈大。碳纤维的轴向强度和模量高、无蠕变。耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小，耐腐蚀性好，纤维的密度低，X射线透过性好。但其耐冲击性较差，容易损伤，在强酸作用下发生氧化，与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。因此，碳纤维在使用前须进行表面处理。
使用碳纤维增强复合材料能大幅度减少叶片的重量 ，而且比一般的玻璃纤维的增强体模量高3到8倍，可以用于大型风机叶片。碳纤维复合材料具有优异的抗疲劳特性，与树脂混合后能够抵抗恶劣的天气条件。
3.2TM玻璃纤维增强复合材料
TM玻璃纤维具有高强度、高模量的性能，具有较高的抗拉强度、弹性模量、耐疲劳强度、耐性和耐化学腐蚀性。其密度为2.59-2.63g/cm3，拉伸强度为3000~3200MPa,模量为84～86GPa。是大型风电叶片的首选，但是其密度相比于上述的碳纤维增强体要高，所以其缺点是重量太大。TM玻璃纤维中不含硼和氟，是一种环保型的材料。
4.结论
我国是最早利用风能的国家，国家对风能这种清洁的可再生能源的高度重视，新型复合材料在风电叶片上的应用有利于风电产业的发展，我国风电业将进入一个崭新的大规模高速发展阶段。
参考文献 [1] 钟方国，赵鸿汉.风力发电发展现状及复合材料在风力发电上的应用[J]. 纤维复合材料，2007，(4)：17-24. [2] 杨文宏，高克强，薛忠民等.复合材料风电叶片用增强材料[C]. //玻璃钢/复合材料学术年会. 2010. [3] 戴春晖，刘钧，曾竟成等.复合材料风电叶片的发展现状及若干问题的对策[J]. 玻璃钢/复合材料，2008，(1)：53-56. [4] 秦明，张坤，郭靖.中国风电产业发展综述[C]. //经济发展方式转变与自主创新-中国科学技术协会年会. 2010. [5] 李祖华.风力发电现状和复合材料在风机叶片上的应用(1)[J]. 高科技纤维与应用，2008，(2):：8-33. [6] 钟方国，赵鸿汉.风力发电发展现状及其复合材料的应用[J]. 热固性树脂， 2006：16-21.
据专家估算：全球风能1700太瓦，大洋、高山和保护区域的风力是采集不到的，除去这些以及一些风力达不到开发要求的地区，依然有40～85太瓦的风能，目前世界只利用了0.02太瓦的风能。风力发电是风能利用的主要形式，风力发电成本低于其他新能源，并有进一步降低成本的可能;风力发电是最清洁最安全的，目前世界风力发电发展速度超过其他新能源发展，未来风力发电很可能成为全球电力的主要来源之一。据我国专家估算，我国可开发利用风能至少十几亿千瓦，快速推进风力发电是我国实现减排目标的必要途径之一。
根据美国发布的可再生能源标准(RES)，到2012年美国可再生能源占10%，2025年占25%。2004～2008年美国新安装风力发电机新增风电年均增长率为29%。2008年新增风电占新增可再生能源的42%。美国政府承诺长期支持风力发电，投资数十亿美元制造风电涡轮机和建设智能电网， 2009～2029年安装风力发电机将每年新增风力发电能力4亿瓦～16亿瓦，到2030年风力发电总容量累计增加到305亿瓦，届时风力发电满足电力需求的20%。欧盟风力发电装机总容量56535兆瓦。丹麦风力发电占本国电力的20%，西班牙占13%，葡萄牙占12%，爱尔兰9%，德国8%。德国规划到2020年可再生能源发电占25～30%，德国于1991年制定法律鼓励发展可再生能源，主要是风力发电，德国风力发电涡轮机生产能力占世界22%，未来几年内将在海岸建大型风力发电场。
2006年我国风电装机总容量仅2588兆瓦，2008年增加到12121兆瓦，年均增长率为116%。据中国风能协会预测， 2010年我国风电总装机容量达20亿瓦，2020年达到80亿瓦，2030年达到180亿瓦，2050年达到500亿瓦。我国政府将强力支持建设智能电网，解决风电输送问题，未来风电将成为我国电力的主要来源之一。
一台大型风力发电涡轮机需要稀土2吨，铜5吨，铝3吨，钢300吨; 3兆瓦大型风机转子叶片长约54米，玻璃纤维/碳纤维混合增强复合材料叶片最轻的达13.4吨，单只叶片需要玻璃纤维和碳纤维约6吨。2009年我国风电装机总容量已经达到22亿瓦，根据我国风电发展规划，到2020年风电装机总容量达到80亿瓦，需新增风电装机容量58亿瓦，若以3兆瓦风力发电涡轮机计算， 2010～2020年期间我国需要新安装大型风力发电涡轮机19333台，累计需要稀土金属4万吨，铜10万吨，铝6万吨，钢600万吨，玻璃纤维和碳纤维约36万吨。到2030年风电装机总容量达到180亿瓦，需新增风电装机容量122亿瓦，已3兆瓦风力发电涡轮机计算，2020～2030年我国需要新安装大型风力发电涡轮机40666台，累计需要稀土金属约8.2万吨，铜20.33万吨，铝12.19万吨，钢1219.98万吨，玻璃纤维和碳纤维约73.2万吨，所需稀土主要是钕，用于生产稀土永磁材料。2009年我国风电装机总容量已经超过2010年的规划目标，估计我国风力发电规模会远远超过规划目标，2010～2020年期间我国风力发电行业对稀土金属实际需求量很可能是按规划估算需求量的2倍以上，对玻璃纤维和碳纤维实际需求量是估算的2倍多。为此建议国土资源部相关部门应充分调查我国风力发电行业现状和发展计划，准确的估算我国风力发电行业对稀土金属等产品的需求量，以保证正确控制稀土金属及其氧化物生产总量，为风电行业发展提供足够的高质量的矿物原料。
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。
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
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。
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。
推荐阅读：
风力发电机组11-05
风力发电机组检修09-19
风力发电场安全规程07-14
风力发电的研究结题报告07-19
永磁风力发电机核心技术07-01
2024年中国新疆风力发电行业全景调研与投资战略报告07-28
变速恒频双馈风力发电机组控制技术研究10-04
垃圾发电09-07
发电厂09-12
光伏发电合同10-15
