永磁同步风力发电系统控制技术综述
【摘 要】随着经济和科技水平的快速发展，风力发电机的维护系统使得风力发电机出现故障的隐患减小。此系统的应用有效延长了金风的永磁直驱发电机的使用寿命，提高了金风的永磁直驱发电机的可靠性和安全性。金风的永磁直驱发电机维护系统能够有效维护发电机的正常运行，降低了金风的永磁直驱发电机意外停机的风险，提高机组的运行效率，同时还能够降低金风的永磁直驱发电机装备的维护成本。在对其拓扑结构分析的基础之上对矢量控制技术和直接转矩控制技术应用于永磁同步风力发电机进行了详细的分析。最后，指出了永磁同步风力发电系统控制技术未来可能的研究重点和发展趋势。
【关键词】风力发电;永磁同步风力发电机;控制技术
引言
风能发电系统的研究中，风力发电机一直是国内外学者研究的重点。对于风力发电机而言，高效率、低成本以及高供电质量一直是其设计的主要目标。与其它电机相比，永磁電机具有更高的功率密度和效率，因而永磁风力发电机更能满足在风力发电应用上的需求。然而，由于永磁风力发电机的低速应用特征，通常需要采用极对数较大的设计方案，导致了磁钢用量增加，磁钢间漏磁增多等问题。除此之外，由于稀土材料价格较高，会使得风力发电机制造和后期维护成本较高，不利于风力发电的大规模建设和发展。
1风力发电机组故障诊断的研究现状
就目前发展而言，风力发电机的维护系统使得风力发电机出现故障的隐患减小。此系统的应用有效延长了金风的永磁直驱发电机的使用寿命，提高了金风的永磁直驱发电机的可靠性和安全性。金风的永磁直驱发电机维护系统能够有效维护发电机的正常运行，降低了金风的永磁直驱发电机意外停机的风险，提高机组的运行效率，同时还能够降低金风的永磁直驱发电机装备的维护成本。随着金风的永磁直驱发电机的广泛使用，社会对金风的永磁直驱发电机系统故障诊断技术给予巨大的关注。实时监控发电机设备故障并及时维护能够提高金风的永磁直驱发电机的可靠性，降低机器的运行成本。令人可喜的是国外和其他研究人员对于如何减少金风的永磁直驱发电机故障问题，对线圈中转子电流的谐波和搜索线圈电压的方法以及分析定子绕组的损坏作出了研究。对于金风的永磁直驱发电机来说，常用的、有效的方法是定子电流的频谱分析，该分析方法对于监测和诊断电动机存在的缺陷有着很大的作用。电流的频谱分析被用来感应电动机绕组出现的故障、机械的不平衡以及定子缺陷的诊断和监测。许多专家在小波分析理论的基础上提出了双功率风力发电机定子绕组故障的分析方法。许多学者使用金风的永磁直驱发电机时将动力转换成为连续小波变换。通过用频率大小除以分量的大小、机器的损伤程度和频率分布来识别风向和风力的等级。金风的永磁直驱发电机的轴承降低了生产成本，减少了对振动传感器的损坏。
2控制策略综述
2.1交替极永磁风力发电机结构设计
考虑到电机的功率输出和容错能力，该新型拓扑定子采用交流五项设计，在风力发电系统中，通过整流逆变电路转换为与电网同步的三相电压。同时，为了提高该交替极永磁风力发电机在故障状态下的容错运行能力，电枢绕组采用了隔齿绕的绕线方式，即在每相线圈之间保留一个容错齿。转子与定子同轴内置于定子内部，并采用内置式永磁转子结构以保证转子在运行中的结构强度。转子永磁体采用了“V型”排布的交替极结构，提高了永磁磁势和永磁体利用率。由于交替机拓扑用铁心极替代原有一半的永磁极，这拓宽了“V型”永磁结构中的两块磁钢夹角设置范围，有利于降低电机反电势中非工作谐波占比。在传统“V型”永磁结构下，由于所有永磁体相邻排布，“V型”磁钢夹角的调节范围受到相邻磁钢限制，制约了对电机反电势谐波畸变率的优化。
2.2无传感器直接转矩控制
同样地，为了减少传感器的使用，提高风力发电系统的可靠性，不少学者对永磁同步风力发电机直接转矩控制无传感器控制技术做了许多研究。提出了无位置传感器情况下两种转子检测的方法，但是并未将其应用至实践中。一种永磁直驱型风力发电系统的无风速传感器直接转矩控制策略，直接控制电机的转矩和定子磁链来实现永磁同步发电机的最优控制，不需要转速外环，避免了风速的测量和风速测量不准确等问题，但是对发电机转速的测量精度提出了更高的要求。将SVM和无位置传感器技术相结合用于直接转矩控制系统。提出一种利用RBF神经网络进行风速估计并考虑损耗转矩的最大风能跟踪控制策略。
2.3自抗扰控制
为了解决风力发电系统非线性、不确定性、强干扰的问题，一种以实现最大功率跟踪控制为目标，实时跟踪电机转速的基于最佳叶尖速比的自抗扰控制(ADRC)策略，该方法不依赖系统数学模型，将永磁同步风力发电机存在的所有干扰看作系统总干扰，利用扩张状态观测器对系统的总干扰进行估计，然后通过反馈控制器进行干扰补偿。将ADRC和PI相结合，不足之处在于这种控制技术还未对系统进行无传感器方面的研究。
2.4故障诊断分析
永磁直驱发电机故障监测和诊断系统主要包括对风机运行状况的分析，为了使风力发电机减少故障发生率，施工人员和维护人员采用了一种独特的故障诊断方法，这种方法不仅节省了设备的维护成本，而且还满足了现有金风的永磁直驱发电机的使用需求。作为管理维护发电机的工具，风力发电机的监测和故障诊断系统需要进一步改善，现场施工人员还应该创建综合风力发电场，减少工作人员的工作量。由于发电机的独特性，相应部门应当采用适当的措施对金风的永磁直驱发电机实施维护和管理。
3发展趋势
一是研究可靠性高的复合控制算法，将矢量控制和直接转矩控制有效结合起来，扬长避短，可以同时满足稳态精度和动态响应的要求;二是针对多极永磁同步风力发电控制技术的研究，随着永磁同步风力发电系统容量的不断扩大，永磁同步风力发电机向多极化发展是必然的趋势;三是对先进控制引入后的简化处理，虽然目前已成功将诸如模型预测控制、自抗扰控制等先进控制技术与矢量控制和直接转矩控制相结合，但是无一例外其计算过程非常复杂且难以理解;四是针对新型变流器拓扑结构，控制技术与多电平变换器结合的研究;五是针对基于观测器的算法，使算法受电机参数影响更小，提高系统的可靠性。
结语
在永磁同步风力发电系统控制技术中，矢量控制通过将发电机直轴电流设定为零，对其电磁转矩和磁链进行控制，但坐标变换引起计算复杂，对数字信号处理能力要求较高;直接转矩控制技术直接以转矩为被控制量，给定定子磁链幅值，通过调节空间电压矢量来直接改变定子磁链和转子磁链之间的夹角，进而直接控制转矩，但是要重视电机参数对算法的影响。
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(作者单位：国投哈密风电有限公司)
作者：史旭春
【摘要】随着电力和能源改革逐步深入，在国家倡导节能减排的大背景下，风力发电成为新能源开发利用的重要领域。在有风力资源的地区，建设小型风力发电或风光互补独立电站(集中供电系统或户用系统)成为为小型负荷供电一种新选择。研究并分析并网运行的风力发电系统的构成及运行显得很重要。
【关键词】并网运行;风力发电系统;运行分析
现如今风力发电技术已从过去的小型风力发电机独立运行发展为大型发电机组并网运行，即风力发电场并网运行。风力发电场并网运行是将风能转换成电能的装置，系统包括发电机、增速箱、刹车、偏航、控制等几大系统。直接与电网相连接的是异步发电机，风力发电场并网运行结构简单，其发电的首要条件是要吸收无功来建立磁场，如果没有无功来源，也就是说没有电网，风力发电场并网运行是没有能力发电的。
一、异步发电机的并网方法
由风力机驱动异步发电机与电网并联运行的原理分析如下：因为风力机为低速运转的动力机械，在风力机与异步发电机转子之间经增速齿轮传动来提高转速以达到适合异步发电机运转的转速，一般与电网并联运行的异步发电机，多选用4极或6极电机，因此异步发电机转速必须超过1500r/min或1000r/min，才能运行在发电状态，向电网送电。显见，电机极对数的选择与增速齿轮箱关系密切，若电机的极对数选小，则增速齿轮传动的速比增大，齿轮箱加大，但电机的尺寸则小些;反之，若电机的极对数选大些，则传动速比减小，齿轮箱相对小些，但电机的尺寸则大些。
根据电机理论，异步发电机并入电网运行时，是靠滑差率来调整负荷的，其输出的功率和转速近乎成线性关系，因此对机组的调速要求，不像同步发电机那么严格精确，不需要同步设备和整步操作，只要转速接近同步转速时就可并网，国内及国外与电网并联运行的风力发电机组中，多采用异步发电机，但异步发电机在并网瞬间会出现较大的冲击电流，并使电网电压瞬时下降。随着风力发电机组单机容量的不断增大，这种冲击电流对发电机自身部件的安全及对电网的影响也越加严重。过大的冲击电流，有可能使发电机与电网连接的主回路中的自动开关断开;而电网电压的较大幅度下降，则可能会使低压保护动作，从而导致异步发电机根本不能并网。当前在风力发电系统中采用的异步发电机并网方法有以下几种。
1.直接并网
这种并网方法要求在并网时发电机的相序与电网的相序相同，当风力驱动的异步发电机转速接近同步转速时即可自动并入电网;自动并网的信号由测速装置给出，而后通过自动空气开合闸完成并网过程。显见这种并网方式比同步发电机的准同步并网简单。但如上所述，直接并网时会出现较大的冲击电流及电网电压的下降，因此这种并网方法只适用于异步发电机容量在百千瓦级以下，而电网容量较大的情况下。中国最早引进的55kw风力发电机组及自行研制的50kw风力发电机组都是采用这种方法并网的。
2.降压并网
这种并网方法是在异步电机与电网之间串接电阻或电抗器或者接入自耦变压器，已达到降低并网合闸间冲击电流幅值及电网电压下降的幅度。因为电阻、电抗器等元件要消耗功率，在发电机并入电网以后，进入稳定运行状态时，必须将其迅速切除，这种并网方法适用于百千瓦级以上、容量较大的机组，显见这种并网方法的经济性较差，中国引进的200kw异步风力发电机组，就是采用这种并网方式，并网时发电机每相绕组与电网之间皆串接有大功率电阻。
3.通过晶闸管软并网
这种并网方法是在异步发电机定子与电网之间通过每相串入一只双向晶闸管连接起来，三相均有晶闸管控制，雙向晶闸管的两端与并网自动开关K2动合触头并联。接入双向晶闸管的目的是将发电机并网瞬间的冲击电流控制在允许的限度内。其并网过程如下：当风力发电机组接收到由控制系统内微处理机发出的启动命令后，先检查发电机的相序与电网的相序是否一致，若相序正确，则发出松闸命令，风力发电机组开始启动。当发电机转速接近同步转速时，双向闸管的控制角同时由180°到0°逐渐同步打开;与此同时，双向晶闸管的导通角则同时由0°到180°逐渐增大，此时并网自动开关K2未动作，动合触头未闭合，异步发电机即通过晶闸管平稳地并入电网;随着发电机转速继续升高，电机的滑差率渐趋于零，当滑差率为零时，并网自动开关动作，动合触头闭合，双向晶闸管被短接，异步发电机的输出电流将不再经双向晶闸管，而是通过已闭合的自动开关触头流入电网。在发电机并网后，应立即在发电机端并入补偿电容，将发电机的功率因数提高到0.95以上。
这种软并网方法的特点是通过控制晶闸管的导通角，将发电机并网瞬间的冲击电流值限制在规定的范围内，从而得到一个平滑的并网暂态过程。
在双向晶闸管两端并接有旁路并网自动开关，并在零转差率时实现自动切换，在并网暂态过程完毕后，即将双向晶闸管短接。与此种软并网连接方式相对应的另一种软并网连接方式是在异步发电机与电网之间通过双向晶闸管直接接，在晶闸管两端设有并接的旁路并网自动开关，双向晶闸管即在并网过程中起到控制冲击电流的作用，同时又作为无触头自动开关，因而控制回路也较为简单些，并且避免了有触头自动开关触头粘着、弹跳及磨损等现象，可以保证较高的开关频率，这是其优点。但这种连接方式需选用电流允许值大的高反压双向晶闸管，这是因为在这种连接方式下，双向晶闸管中通过的电流需满足能通过异步发电机的额定电流值，而具有旁路并网自动开关的软并网连接方式中的高反压双向晶闸管只要能通过较发电机空载电流略高的电流就可以满足要求，这是这种连接方式的不利之处。这种软并网连接方式的并网过程与上述具有并网自动开关的软并网连接方式的并网过程相同，在双向晶闸管开始导通阶段，异步电机作为电动机运行，但随着异步电机转速的升高，滑差率渐渐接近于零，当滑差率为零时，双向晶闸管已全部导通，并网过程也就结束。
二、双速异步发电机的运行控制
1.小容量电机向大容量电机的切换
当小容量发电机的输出在一定时间内平均值达到某—设定值(例如小容量电机额定功率的75%左右)，通过计算机控制将自动切换到大容量电机，为完成此过程，发电机暂时从电网中脱离出来，风力机转速升高，根据预先设定的启动电流值，当转速接近同步速时通过晶闸管并入电网，所设定的电流值应根据风电场内变电所所所允许投入的最大电流来确定。由于小容量电机向大容量电机的切换是由低速向高速的切换，故这一过程是在电动机状态下进行的。
晶闸管软并网技术虽然是目前一种先进的并网方法，但它也对晶闸管器件与之相关的晶闸管出发电路提出了严格的要求，即晶闸管器件的特性要一致、稳定以及触发电路可靠，只有发电机主回路中的每相的双向晶闸管特性一致，控制极出发电压、出发电流一致，全开通后压降相同，才能保证可控硅导通角在0°-180°范围内同步逐渐增大，才能保证发电机三相电流平衡，否则会对发电机不利。目前在晶闸管软并网方法中，根据晶闸管的通断状况，触发电路由移相触发及过零触发两种方式，移相触发会造成发电机每相电流为正负半波对称的非正弦波含有较多的奇次谐波分量，这些谐波会对电网造成污染公害，必须加以限制和消除。
过零触发是在设定的周期内，逐步改变晶闸管的导通周波数，最后达到全部导通，使发电机平稳并入电网，因而不产生谐波干扰。通过晶闸管软并网法将风力驱动的异步发电机并入电网是目前国内外中型及大型风力发电机组中普遍采用的，中国引进和自行开发研制生产的250、300、600kw的并网型异步风力发电机组，都是采用这种并网技术。
2.大容量电机向小容量电机的切换
当双速异步发电机在高输出功率(即大容量电机)运行时，若输出功率在一定时间内(例如5min)平均下降到小容量电机额定容量的50%以下时，通过计算机控制系统，双速异步发电机将自动由大容量电机切换到小容量电机(即低输出功率)运行，必须注意的是当大容量电机切出，小容量电机切入时，虽然由于风速的降低，风力机的转速已逐渐减慢，但因小容量电机的同步转速较大容量电机的同步转速低，被异步发电机将处于超同步转速状态下，小容量电机在切入(并网)时所限定的电流值应小于小容量电机在最大转矩下相对应的电流值，否则异步发电机会发生超速，导致超速保护动作而不能切入。
三、风力机驱动滑差可调的绕线式异步发电机与电网并联运行
1.基本工作原理
现代风电场中应用最多的并网运行的风力发电机是异步发电机。异步发电机在输出额定功率时的滑差率数值是恒定的，约在2%—5%之间。众所周知，风力机自流动的空气中吸收的风能是随风速的起伏而不停地变化，风力发电机组的设计都是在风力发电机输出额定功率时使风力机的风能利用系数处于最高数值区内。当来流风速超过额定风速时，为了维持发电机的输出功率不超过额定值，必须通过风轮叶片失速效应或是调节风力机叶片的桨距来限制风力机自流动空气中吸收的风能，以达到限制风力机的出力，这样风力发电机组将在不同的风速下维持不变的同一转速。
2.滑差可调的异步发电机的结构
滑差可调异步发电机从结构上讲与串电阻调速的绕线式异步电动机相似，其整个结构包括绕线式转子的异步电机、绕线转子外接电阻、由电力电子器件组成的转子电流控制器及转速和功率控制单元，图1表示滑差可调异步发电机的结构布置原理。
图1表明由电流互感器测量出的转子电流值与以外部控制单元给定的电流基准值比较后计算得出转子回路的电阻值，并通过电力电子器件IGBT(绝缘栅极双极型晶体管)的导通和关断来进行调整;而IGBT的导通与关断则由PWM(脉冲宽度调制器)来控制。因为由这些电力电子器件组成的控制单元其作用是控制转子电流的大小，故称为转子电流控制器。此转子电流控制器可调节转子回路的电阻值使其在最小值(只有转子绕组自身电阻)与最大值(转子绕组自身电阻与外接電阻之和)之间变化、使发电机的滑差率能在0.6%一10%之间连续变化，维持转子电流为额定值，从而达到维持发电机输出的电功率为额定值。
3.滑差可调的异步发电机的功率调节
在采用变桨距风力机的风力发电系统中，由于桨距调节有滞后时间，特别在惯量大的风力机中，滞后现象更为突出，在阵风或风速变化频繁时，会导致桨距大幅度频繁调节，发电机输出功率也将大幅度变动。对电网造成不良影响;因此单纯靠变桨距来调节风力机的功率输出，并不能实现发电机输出功率的稳定性，利用具有转子电流控制器的滑差可调异步电机与变桨距风力机配合，共同完成发电机输出功率的调节，则能实现发电机电功率的稳定输出。具有转子电流控制器的滑差可调异步发电机与变桨距风力机配合时的控制原理如图2所示。
(1)图2中S代表机组启动并网前的控制方式，属于转速反馈控制。当风速达到启动风速时，风力机开始启动，随着转速的升高，风力机的叶片节距角连续变化，使发电机的转速上升到给定转速值，继之发电机并入电网。
电机的转速上升到给定转速位(同步转速)。继之发电机并入电网。
(2)图2中R代表发电机并网后的控制方式，即功率控制方式。当发电机并入电网后，发电机的转速由于受到电网频率的牵制，转速的变化表现在电机的滑差率上，风速较低时，发电机的滑差率较小，当风速低于额定风速时，通过转速控制环节、功率控制环节及RCC控制环节将发电机的滑差调到最小，滑差率在1%(即发电机的转速大于同步转速1%)，同时通过变桨距机构将叶片攻角调至零，并保持在零附近，以便最有效地吸收风能。
(3)当风速达到额定风速时，发电机的输出功率达到额定值。
(4)当风速超过额定风速时，如果风速持续增加，风力机吸收的风能不断增大，风力机轴上的机械功率输出大于发电机输出的电功率，则发电机的转速上升，反馈到转速控制环节后，转速控制输出将使变桨距机构动作，改变风力机叶片攻角，以保让发电机为额定输出功率不变，维持发电机在额定功率下运行。
总之，随着经济的不断发展，大型风力发电机组的投入运行，大规模风力发电场的建设越来越快，风电事业正逐步向产业化迈进。在一些地方，风力发电已经在电网中占了相当的比重，它的运行状况直接关系到整个电网的安全性和可靠性。为了更加安全、充分的利用风力资源，迫切需要深入研究大规模风电场并网运行的相关技术问题，是保证大规模风电场后电力系统仍然可以正常稳定运行的重要前提。
作者：于雪峰
摘要：风力发电和光伏发电属于是合理利用清洁能源进行发电，但同时也有着水力发电、火力发电，等非常规的能源发电特点，主要表现为风力发电和光伏发电，并入电网的电能呈现波动性，而大规模的风力发电和光伏发电会对电网的稳定性等多方面造成一定的影响。所以本文将基于风力发电和光伏发电的并网问题展开研究，去探索目前风力发电和光伏发电在并网过程中的主要问题及问题的解决措施，从而以实现更为稳定的风力发电或者光伏发电。
关键词：风力发电;光伏发电;并网问题;解决措施
引言：随着全世界范围内的经济迅速发展和人口的不断增长，以石油、煤炭为主的化石能源正在进一步被消耗，所以能源危机已经成为世界各国共同命题的研究课题。在使用化石能源的时候，也很容易造成环境污染，导致生态失衡，威胁人类赖以生存的自然环境。所以为了解决能源危机和环境污染，越来越多的国家会选择使用清洁能源，比如在我国就会选择以风力和光伏这两种清洁能源来进行发电。不过风力发电和光伏发电相较于其他发电方式而言，具有一定的波动性，所以会影响电网的稳定性。对此，为解决或优化风力发电和光伏发电的并网问题，基于此去展开研究讨论，具有明显的现实意义。
一、风力发电和光伏发电并网现状讨论
（一）风力发电并网现状及特点
风能属于可再生清洁能源之一，所以以风能去进行电能的转换去发电，具有明显的优势。在实际以风能进行电能转换的过程中，会要求相关人员通过专业设备、专业系统、专业技术等来促使风能可以实现循环持续的发电，但事实上由于风力资源本身具有独特性，作为人类是无法操控风力的，所以在实际以风力进行发电的过程中，很难去保证稳定的发电效果。而且就目前来说，风力发电技术还不够成熟，属于是初步发展层面，因此技术层面不到位也是导致风力发电效果难以控制的原因之一。不过综合来说，在如今的时代背景下，使用风能等清洁能源进行节能环保的发电是世界发展的大趋势，对此，我国也在风力发电这一研究项目中投入了很多的人力、财力、物力资源，所以在未来风力发电必然可以得到更好的发展。
（二）光伏发电并网现状及特点
光伏发电相较于其他能源进行电能的转换，最大的优势便是可以提高发电的效率，同时也可以进行无功功率和有功功率发电。而且以光伏进行发电，在实际应用过程当中是不需要去额外利用电池的，若执意将电池应用其中一方面会增加资金的消耗，另一方面电子本身会造成环境的污染和破坏，反而让光伏发电这一清洁发电方式受到影响。所以光伏发电的方式主要是通过将光能转化为电能，再将电能用变压器转变为符合电网等级的电压，最后在电网中进行传输。综合来说，光伏发电这一发电方式优势十分明显，既不会产生噪音，也能够实现国家环境保护的战略目标，而且光伏发电的操作难度并不高，所以目前我国正在不断的投入人员和资金进行光伏发电的深层研究。
二、風力发电和光伏发电在并网中的主要问题
（一）存在孤岛效应
在以风力或者是以光伏进行发电的过程中，可能会由于电网系统的维修或者故障产生孤岛效应，使得风力发电系统或者是光伏发电系统和和整个电网系统呈现出脱离的状态，如此便会产生孤岛效应。而在发电过程中产生孤岛效应之后，代表着发电系统中某一个区域会出现没有电流流通的表现，使得发电的总量很大，但用电却不够稳定，甚至还会影响到居民的用电安全性。想要解决发电过程中的孤岛效应，一般需要关闭相关发电设备，使系统能够重新给孤岛区域进行发电，但这样的方式依然会造成发电过程中的不良反应，特别是孤岛区域突然接通电路之后，电压会在短时间内上升到一个比较高的状态，对相关设备造成极大的电力冲击，让居民的用电安全性得不到保障。所以在进行光伏发电或者风力发电的时候，就需要去考虑到孤岛效应的存在，去解决孤岛效应问题。
（二）自然因素影响大
在以风力进行发电的过程中，由于风无法被人所操控，风速和风的方向都具有随机性不可控的特点，所以在发电过程中发电的频率输出的功率，其波动性都比较大，很容易造成电压频繁波动，甚至出现闪电的情况。那么究其根本，之所以会出现这样的情况，还是因为风力发电的基础输出功率不够稳定所造成的。因此在进行电力系统和风力发电系统并网之后，可能会在初期阶段出现电压谐波，并且如果在并网的过程中出现风速较快的情况，便很容易出现闪络问题，使得对电力系统的安全性造成重大影响。同理，光伏发电依然会受到自然因素的影响，因为天气、湿度、季节都是不可控的，而这些都会对太阳光造成影响，所以光伏发电的稳定性比较差，在并网之后也难以实现光伏发电的电能和其他电能进行融合。
（三）企业经济负担重
虽然在实际的发电过程当中，风力发电光伏发电，这两种发电方式的可靠性、稳定性都不够优秀，但是因为这两种发电方式都是以清洁能源转化为电能的方式进行发电的，所以符合目前的时代发展趋势，国家也比较推崇企业去进行这两种发电方式，所以对于企业而言，必然需要加强进行光伏发电和风力发电相关的研究，去实现风力发电和光伏发电的并网。但是这样的发展方向，一方面代表着电力企业需要投入更多的研发成本去进行新技术的研究，另一方面代表着电力企业可能会闲置传统的火力发电方式，让原本火力发电的投入成本成为了沉没成本。所以对于企业而言，进行风力发电和光伏发电，会使得短期内企业的经济负担得到加重。
三、风力发电和光伏发电并网问题的解决措施
（一）孤岛效应检测
风力发电和光伏发电并网后，为了保证供电的持续性，在进行电网系统维修或者出现故障的时候，就会自动确立自身与组网之间的联系，以满足人们的供电需求，但同时也会出现孤岛效应。考虑到孤岛效应的存在，可能会对人们的安全用电造成影响，甚至出现威胁人们生命安全的情况，因此在进行风力发电和光伏发电的时候就需要去提高孤岛效应的检测，以杜绝此类问题的出现。对此作为电力企业而言。首先要做的就是针对电网的运行情况提高监督，一旦出现相关问题，及时的做出应急预案，以保证电网的稳定性，保证人们的用电质量和用电安全。
（二）主网微网协调
考虑到风力发电和光伏发电存在着自然因素的影响而导致发电效果不好，发出来的电能也很难在并网过程中与其他电能进行融合，那么在这样的情况下，为了避免不稳定的电能对电网系统造成的影响，就需要做好主网和微网之间的协调。对此电力企业有必要去找到针对主网、微网的合适发展方式，通过全新的理念和方法对电力系统的稳定性进行全方位的分析和研究，去提高风力发电和光伏发电相关的核心技术，以保证风力发电和光伏发电可以更加稳定。
（三）完善发电系统
虽然基于光伏发电和风力发电展开研究，会使得电力企业短期内的经济负担增重，但是从长期发展的角度而言，这样的选择无疑是正确的选择。因此为保证电力企业在进行风力发电或者光伏发电的过程中经济负担能够相对降低，必然是需要尽可能的去完善现有的发电系统，去研究出更加优良的新式配电体系，以保证配电网络在运行的过程中具备安全性，环保性以及经济性。
四、结束语
总的来说，通过研究风力发电和光伏发电的并网问题，本人发现目前风力发电和光伏發电存在的问题有：一是会存在孤岛效应，二是自然因素会影响到发电质量，三是这两种发电技术的研究会增加电力企业的经济负担。那么为解决以上三点问题，本人提出的解决措施是加强孤岛效应的检测、进行主网和微网的协调，尽早完善发电系统的研发和建设。
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[4]谭志杰.风力发电和光伏发电并网问题分析[J].通信电源技术，2020，37（09）：271-273.DOI：10.19399/j.cnki.tpt.2020.09.087.
作者简介：薛昱民性别男，出生年月1995.04.07，民族汉，籍贯山西朔州，邮编，学历大专，职称;工程师，研究方向：风电光伏，
作者：薛昱民
(三)风电控制发展动态
尽管目前风电场大多还在使用恒速风机，不少风机厂商也在制造兆瓦级以上恒速风机。但是有趋势表明：未来几年变浆距功率调节方式将取代定浆距功率调节方式;变速恒频方式将取代恒速恒频方式，以达到最大限度地提高风能的利用效率。使用变速风机有多种方案可供选择：采用通过电力电子装置与电网相连的同步多极电机，取消风机上常用的变速齿轮箱，减少风机的故障率;或者采用双馈感应电机，实现风机以最佳叶尖比运行。由于电力电子元件的性能不断提高，价格不断下降，以IGBT为代表的新型电力电子器件的最大功率已经达到MVA级，升关频率达到10kHZ，脉定调制技术(PWM)的采用有效地抑制了电力电子器件容易带来的谐波。如果把这些技术用于控制系统，可以屏蔽掉风机固有的随机特性对电网的影响，提高捕获风能的效率，较少对桨叶和驱动轴的应力损伤，降低空气动力噪声水平，改进风机运行的灵活性。同样，电力电子器件性能价格比的不断提高为新型风电机的应用和新型控制系统的应用提供了可能。比如：双馈电机实现了对风机速度和功率因数的控制。在风速变化及风机端电压变化的情况下，保证风机的稳定高效运行。还可以承担有功及无功电压调节的任务，在系统中起到常规发电机组的作用，这也是风电发展到一定规模以后的必然要求。
需要重点研究的内容
风电机最优控制方案、风电机控制器可靠性研究、人性化中文界面监控系统、风机并网静态稳定和动态稳定的研究和仿真计算、大功率IGBT逆变器、风电设备防雷保护系统。
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。
引言：我国是一个风能资源比较丰富的国家据探明风能理论储量为32.26亿kW，而陆地可开发利用风能为2.53亿kW，近海可利用风能为7.5亿kW，居世界前列.随着我国经济的持续快速增长，对能源的需求与传统化石能源对环境污染的矛盾越来越突出，发展新 的清洁可再生能源成为解决矛盾的有效方法.在目前许多新能源的开发利用中，风力发电凭借其技术的优势和单机容量的高速增长使得风能成为目前世界上增长速度最快最具有竞争力的可利用新能源。[1]本文主要介绍风电场并网对电力系统的影响。
一、对调峰、调频与备用的影响
大规模风电并网的重要制约因素是电网可为风电提供的调峰能力，必须利用全网的调峰、调频能力进行统一平衡，时，常规机组减少出力为风电提供空间。电接入电网功率。风电的反调峰特性，例如，东北电网受冬季火电机组供热影响，反调峰特性，使得系统调峰异常困难，进入制风电出力，最多时限制近
二、对电压与无功功率控制的影响风电机组类型不同，无功功率特性差异很大。早期的风电场多采用的是固定转速风电机组—异步发电机，吸收系统无功且无功不可控，功控制。风机的无功功率不可控，必然导致电压忽高忽低，无功补偿装置频繁投切。风电对系统的电压要求很高(电压偏差不得超过应用的变速风电机组—双馈异步电机和直驱风电机组在1.0，不向系统吸收无功，解决了部分无功电压问题，但不具备恒电压调节能力。区域性无功电压调节问题还需要通过安装SVC等动态无功补偿装置、输电通道动态无功补偿设备以及频繁投切的低容低抗来实现。[5]风电功率波动影响主网潮流分布，同时电压波动使无功补偿设备频繁投切。风电场的利用小时数很低一般在电场送出线路长时间会处于轻载状态，电压必然偏高，低抗将长时间投入运行。
三、对电能质量的影响有相当一部分风电机组直接并入配电网，由此带来的电能质量问题尤为突出。电压波动和闪变：风力发电机组大多采用软并网方式，但是在启动时仍会产生较大的冲击电流。当风速超过切出风速时，乎同时动作，这种冲击对配电网的影响十分明显。都会导致风机出力的波动，而其波动正好处在能够产生电压闪变的频率范围之内(低于Hz)，因此，风机在正常运行时也会给电网带来闪变问题，影响电能质量。电给系统带来谐波的途径主要有两种。接和电网相连的固定转速风电机组，定的谐波，不过过程很短，发生的次数也不多，通常可以忽略。但是对于变速风电机组则不然，变速风电机组通过整流和逆变装置接入系统，谐波的范围内，则会产生很严重的谐波问题，逐步得到解决。另一种是风力发电机的并联补偿电容器可能和线路电抗发生谐振，行中，曾经观测到风电场出口变压器的低压侧产生大量谐波的现象。才能保证全额接受风电和电网安全稳定运行。风电功率具有不确定性，将导致负荷峰谷差增大，使得系统调峰异常困难。火电机组固有的调峰能力大为下降，2008 年冬季以后，多次因低谷调峰问题被迫限400 MW。[6]
需后期改造以配备相应的补偿装置来进行无10%)，但它本身就是一个无功干扰源。目前普遍—永磁同步机能够保证风机功率因数AVC 等系统手段来实现。风电场提高电压控制手段一般通过2 100～2 400 h，机组出力小于额定功率
如果整个风电场所有风机几不但如此，风速的变化和风机的塔影效应一种是风力发电机本身配备的电力电子装置。软启动阶段要通过电力电子装置与电网相连，如果电力电子装置的切换频率恰好在产生随着电力电子器件的不断改进，当风电功率增加5%的概率最大，所以风[6]谐波污染：风这一问题也在
[4][2]
[5]25 对于直会产生一在实际运系统调峰裕度必须大于风加之风电的风机会从额定出力状态自动退出运行。
四、 对发电计划与调度的影响
风能的不可控性使得对风电不可能像对其他传统电源一样可以进行可靠预测。风电场并 网以后，电网的可用调峰容量减去用于平衡负荷波动的备用容量后，剩余的可用调峰容量都能够用于为风电调峰，但如果整个电网可用于风电的调峰容量有限，则风电场的实际运行就会受到一定的限制，在电网无法完全平衡风电场的功率波动时，需要限制风电注人电网的功率。[4]由于当前我国电网中风电的比例不高，因此在电网调度工作中一般不把风电纳入电网调度.且由于尚未开展风电功率预测的研究与应用，因此风电功率的波动对于电网而言完全是随机的，最严重的情况就等于整个风电装机容量大小的风电功率在短时间内的波动，虽然发生这种情况的概率较小，但是在实际运行中仍无法排除发生这种情况的可能性由于系统需要有与风 电场额定容量相当的备用容量，在风停时替代风电场，这使得风电上网成本增加。 目前，我国相关省区电网调度根据风由各省自行平衡，基本上不安排风电的发电调度计划。
结语
随着气候的变迁，环境的恶化资源的短缺发展新的清洁可再生能源已成为一种趋势合理地开发和利用风能成为解决矛盾的一种方法，的成果，对我国电网进一步的改造和开发新技术以支撑风电的大规模并网.的快速稳步发展。
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2010
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电场实际发电出力对网内其他电厂出力进行调整， 年第 ，
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
风力发电技术和风能利用方式
1973年发生石油危机以后，西方发达国家为寻求替代石化燃料的能源，在风力发电技术的研究与应用上投入了相当大的人力和资金，充分综合利用空气动力学、新材料、新型电机、电力电子技术、计算机、自动控制及通信技术等方面的最新成果，开创了风能利用的新时期。
德国、美国、丹麦等国开发建立了评估风力资源的测量及计算机模拟系统，发展了变桨距控制及失速控制的风力机设计理论，采用了新型风力机叶片材料及叶片翼型，研制出了变极、变滑差、变速恒频及低速永磁等新型发电机，开发了由微机控制的单台和多台风力发电机组成的机群的自动控制技术，从而大大提高了风力发电的效率和可靠性。
风电场是大规模利用风能的有效方式，20世纪80年代初在美国加利福尼亚州兴起。而海岸线附近的海域风能资源丰富，风力强，风速均匀，可大面积采获能量，适合大规模开发风电。然而在海上建造难度也大：巨大的基座必须固定入海底30m深度，才能使装置经受得住狂风恶浪的冲击;水下的驱动装置和电子部件必须得能防止高盐度海水的腐蚀;与陆地连接还得需要几公里长的海底电缆。
2.2风电装机容量
德国的风力发电装机容量已达610.7万kW，占德国发电装机容量的33%，居世界第1位。西班牙风电装机容量283.6万kW，居世界第2位。美国风力发电装机容量已达261万kW，居世界第3位。丹麦风电技术也很先进，装机容量234.1万kW。印度风电增长很快，到2000年累积装机容量已达到122万kW。日本的风电装机容量46万kW，运行较稳定的是海岸线或岛上的风力发电站，已达576台风电设备。
2.3各国的风力发电政策
目前风电机组成本仍比较高，但随着生产批量的增大和技术的进一步改进，成本将会继续下降 (见表1) 。许多国家建立了众多的中型和大型风力发电场，并形成了一整套有关风力发电场的规划方法、运行管理和维护方式、投融资方式、国家扶持的优惠政策及规范、法规等。
表1世界风电装机容量(万kW)和发电成本(美分/kW·h)
年份19831985198719891991199319951997199819992000
容量149414417121629847876410151393184
5成本15.310.97.26.66.15.65.35.15.04.94.8
数据来源：丹麦BTM咨询公司
欧洲发展风电的动力主要来自于改善环境的压力，将风电的发展作为减少二氧化碳等气体排放的措施。德国、丹麦、西班牙等国都制定了比较高的风电收购电价，保持了稳定高速的增长，1996年以后年增长率超过30%，使风电成为发展最快的清洁电能。丹麦风电技术的发展策略是政府不直接支持制造厂商，而是对购买风电机组的用户提供补贴。英国的《可再生能源责任法规》要求到2010年，每个电力供应商必须使可再生能源的电力供应量达到总电量的10%。
美国政府为鼓励开发可再生能源，在20世纪80年代初出台了一系列优惠政策。联邦政府和加利福尼亚州政府对可再生能源的投资者分别减免了25%的税赋，规定有效期到198
5年底，另外立法还规定电力公司必须得收购风电，并且价格应是长期稳定的。这些政策吸引了大量的资金采购风电机组，使刚刚建立起来的丹麦风电机组制造业获得了大批量生产和改进质量的机会。到1986年这3个风电场的总装机容量达到160万kW。2002年美国德州的风电容量为118万kW。德州政府规定，到2009年可再生能源的发电容量至少应达到200万kW，并拟订了110.4万kW的风电建设计划。
印度是一个缺电的发展中国家，政府制定了许多鼓励风电的政策，如投资风电的企业，可将风电的电量储蓄，在电网拉闸限电时，使有储蓄的企业能够得到优先供电。
澳大利亚的发电能源主要依靠煤炭。政府为改善电能结构，制定了一项强制性的可再生能源发电计划，太阳能——风力电站将成为可再生能源利用的重要组成部分。
3我国风力发电的开发现况
我国拥有丰富的风能资源，若采用10m高度的风速测算，陆地风能资源理论储量为32.26亿kW，可开发的风能资源储量为2.53亿kW。我国近海风能资源约为陆地的3倍，由此可算出我国可开发的风能资源约为10亿kW。
风能资源富集区主要在西北、华北北部、东北及东南沿海地区。20世纪70年代末80年代初， 我国通过自主开发研制，额定容量低于10kW小型风力发电机实现了批量生产， 在解决居住分散的农牧民和岛屿居民的用电方面有着重要意义。在国家有关部委的支持下，额定功率为200、250、300、600 kW的风力发电机组已研制出来，并在全国11个省区建立了27个风电场，浙江、福建、广东沿海及新疆、内蒙古自治区都有较大功率的风力发电场。东部沿海有丰富的风能资源，距离电力负荷中心又近，海上风电场将成为新兴的能源基地。国家计委在20世纪90年代中期制定了“光明工程”和“乘风计划”, 1997年当年装机超过10万kW，到2001年底总装机容量约40万kW。
我国风电技术还处于发展初期，较欧美落后，关键原材料或零部件主要依靠进口。风电机组是风电场的核心设备，主要依靠进口机组，在风电场的建设投资中是主要部分，占总投资的60%～80%。为鼓励风电的开发，我国对300kW以上机组免征进口税。风电随着技术的发展和批量生产，成本会继续下降。
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