风力发电控制系统的基本目标分为3个层次:保证可靠运行、获取最大能量、提供良好的电力质量。因此,为了达到这控制目标,风力发电系统的控制技术从定桨距发展到变桨距又发展到近年来采用的变速控制技术。
(1)20世纪80年代中期开始进入风力发电市场的定浆距风力发电机组,主要解决了风力发电机组的并网问题和运行的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、偏航与自动解缆技术,这些都是并网运行的风力发电机组需要解决的最基本问题。
(2)20世纪90年代以后,风力发电机组的可靠性已不是问题,变桨距风力发电机组开始进入风力发电市场。此种机组起动时可对转速进行控制,并网后可对功率进行控制,使风力发电机的起动性能和功率输出特眭都有显著改善。
(3)由于变桨距风力发电机组在额定风速以下运行时的效果仍不理想,到了20世纪90年代中期,基于变桨距技术的各种变速风力发电机组开始进入风电市场。变速与定速风力发电机组控制系统的根本区别在于,变速风力发电机组是把风速信号作为控制系统的输入变量来进行转速和功率控制的。变速风力发电机组的主要特点是:低于额定风速时,能跟踪最佳功率曲线,使风力发电机组具有最高的风能转换效率;高于额定风速时,增加了传动系统的柔性,使功率输出更加稳定,特别是解决了高次谐波与功率因数等问题后,达到了高效率、高质量地向电网提供电力的目的。风力发电机组的控制技术从机组的定桨距恒速运行发展到基于变距技术的变速运行,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。
经过20年的发展,风力发电系统已经从基本单一的定桨距失速控制发展到全桨叶变距和变速恒频控制。目前主要的两种控制方式是:双馈异步变桨变速恒频控制方式和低速永磁同步变桨变速恒频控制方式。
3 我国的风能产业发展形势
3.1我国的风能资源
据国家气象研究院公布的测算结果,全国可开发利用的风能资源为2-33亿千瓦,其中内蒙古可开发利用的风能资源为1.01亿千瓦,占全国40%,居首位。新疆也是中国风力发电风能资源最丰富的省区之一,而且风力发电开发时间最早,风电设备制造技术领先、产能规模最大,随着多家风电设备配套企业的进驻,新疆已提出要全力打造中国最大的风电产业基地的宏伟目标。
3.2 我国的风能产业发展形势
据悉,当前我国风电进入了超常规发展时期。一大批企业以空降兵的速度进军风电领域,近两年来,风电产业发展的速度呈几何级数节节攀升。2005年我国新增风电装机容量50.3万千瓦,2006年新增容量133.7万千瓦,2007年则超过了300万千瓦,2004到2007年每年新增的装机容量都超过了。100%。根据我国的可再生能源发展规划,2010年.2020年风电的发展目标分别为1000万千瓦和3000万千瓦。按照国家规划,未来l5年,全国风力发电装机容量将达到2000万至3000万千瓦。以每千瓦装机容量设备投资7000元计算,未来风电设备市场份额将高达1400亿元至2100亿元,但实际的发展必将超过这个目标。有专家预测,到2010年国实际的风电总装机容量将可能达到2000万千瓦,2020年将可能达到8000万千瓦。无须怀疑,在未来10到20年内,我国乃至全球的风能产业都将迎来黄金发展期。我国的风力发电始于上世纪90年代,直到2005年通过了《可再生能源法》后,才以几乎每年翻一番的速度,真正大规模地发展起来。根据全球风能理事会的统计数据,去年我国风电新增装机容量344.9万千瓦,在全球新增市场份额中占17.2%,排名世界第三位;累积装机容量达到605万千瓦,排名世界第五位。未来中国风电的”大蛋糕”,似乎格外诱人。中国的风力发电在五年后才将占到整个电力结构的百分之二,发展空间十分广阔。预计到2020年,风电装机和在建项目需要3600亿元人民币投资。