风力发电技术有待完善

　　随着世界能源的日趋匮乏和科学技术的飞速发展，加之人们对环境保护的要求，人们在努力寻找一种能替代石油、天然气等能源的可再生、环保、洁净的绿色能源。风能是当前最有发展前景的一种新型能源，它是取之不尽用之不竭的能源，还是一种洁净、无污染、可再生的绿色能源。风能的利用，从风车到风力发电，证明了文明和科学进步。绿色和平组织和欧洲风能协会2002年提出了《风力2012》报告，报告中指出到2020年，世界风力发电将达到世界电力总需求量的12%，我国电力发展“十一五”发展纲要中也指出，中国的风力发电将占世界风力发电总量的14%。风力发电与火力发电和水力发电比较，具有单机容量小、可分散建设等优点。随着国家对能源需求和环保要求力度的不断加大，风力发电的优势和经济性、实用性等优点也必将显现出来。
　　一、风力发电国内外发展现状
　　1、国外风力发电发展现状
　　2012年新增风电装机容量最多的10个国家占世界风电装机的87%。与2007年相比，美国保持第1名，中国超过西班牙从第3名上升到第2名，印度超过德国和西班牙从第5名升至第3名，前3名的国家合计新增装机容量占全世界的60%。根据世界风能协会的统计，2012年全世界风电装机容量新增约2726万kW，增长率约为29%。累计达到1.21亿kW，增长率为42%，突破1亿kW大关。风电总量为2600亿kWh，占全世界总电量的比例从2000年的0.25%增加到2012年的1.5%。尽管风电的发展仍然存在着很多困难，如电网适应能力、风能资源、海上风电发展等，但相比于常规能源，经济性优势逐步凸显，世界各国都对风电发展充满了信心。
　　2、我国风力发电的现状
　　我国的风力发电始于20世纪50年代后期，在吉林、辽宁、新疆等省建立了单台容量在10kW以下的小型风力发电场，但其后就处于停滞状态。直到1986年，在山东荣城建成了我国第一座并网运行的风电场后，从此并网运行的风电场建设进入了探索和示范阶段，但其特点是规模和单机容量均较小。到1990年已建成4座并网型风电场，总装机容量为4.215MW，其最大单机容量为200kW。在此基础上，风力发电从1991年起开始步入了逐步推广阶段，到1995年，全国共建成了5座并网型风电场，装机总容量为36.1MW，最大单机容量为500kW。1996年后，风力发电进入了扩大建设规模的阶段，其特点是风电场规模和装机容量均较大，最大单机容量为1500kW。据中国风能协会最新统计，2007年中国除台湾省外新增风电机组3，144台。与2006年相比，2007年当年新增装机增长率为145.8%，累计装机增长率为126.6%。2007年中国除台湾省外累计风电机组6，458台，装机容量5，890MW。
　　各种风力发电机的优缺点
　　风力发电机组主要由两大部分组成：
　　风力机部分??它将风能转换为机械能；
　　发电机部分??它将机械能转换为电能。
　　根据风机这两大部分采用的不同结构类型、以及它们分别采用的技术方案的不同特征，再加上它们的不同组合，风力发电机组可以有多种多样的分类。
　　（1）按照功率传递的机械连接方式的不同，可分为“有齿轮箱型风机”和无齿轮箱的“直驱型风机”。
　　有齿轮箱型风机的桨叶通过齿轮箱及其高速轴及万能弹性联轴节将转矩传递到发电机的传动轴，联轴节具有很好的吸收阻尼和震动的特性，可吸收适量的径向、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。
　　而直驱型风机则另辟蹊径，配合采用了多项先进技术，桨叶的转矩可以不通过齿轮箱增速而直接传递到发电机的传动轴，使风机发出的电能同样能并网输出。这样的设计简化了装置的结构，减少了故障几率，优点很多，现多用于大型机组上。
　　（2）根据按桨叶接受风能的功率调节方式可分为：
　　“定桨距（失速型）机组”??桨叶与轮毂的连接是固定的。当风速变化时，桨叶的迎风角度不能随之变化。由于定桨距（失速型）机组结构简单、性能可靠，在20年来的风能开发利用中一直占据主导地位。
　　“变桨距机组”??叶片可以绕叶片中心轴旋转，使叶片攻角可在一定范围内（一般0-90度）调节变化，其性能比定桨距型提高许多，但结构也趋于复杂，现多用于大型机组上。
　　（3）按照叶轮转速是否恒定可分为：
　　“恒速风力发电机组”??设计简单可靠，造价低，维护量少，直接并网；缺点是：气动效率低，结构载荷高，给电网造成电网波动，从电网吸收无功功率。
　　“变速风力发电机组”??气动效率高，机械应力小，功率波动小，成本效率高，支撑结构轻。缺点是：功率对电压降敏感，电气设备的价格较高，维护量大。现常用于大容量的主力机型。
　　（4）根据风力发电机组的发电机类型分类，可分为两大类：
　　“异步发电机型”“同步发电机型”
　　只要选用适当的变流装置，它们都可以用于变速运行风机。
　　异步发电机按其转子结构不同又可分为：
　　（a）笼型异步发电机??转子为笼型。由于结构简单可靠、廉价、易于接入电网，而在小、中型机组中得到大量的使用；
　　（b）绕线式双馈异步发电机??转子为线绕型。定子与电网直接连接输送电能，同时绕线式转子也经过变频器控制向电网输送有功或无功功率。
　　同步发电机型按其产生旋转磁场的磁极的类型又可分为：
　　（a）电励磁同步发电机??转子为线绕凸极式磁极，由外接直流电流激磁来产生磁场。
　　（b）永磁同步发电机??转子为铁氧体材料制造的永磁体磁极，通常为低速多极式，不用外界激磁，简化了发电机结构，因而具有多种优势。二、相关风力发电控制技术
　　随着经济节约型社会的逐步推进，风能作为清洁的可再生能源，实现风力发电也越来越受到人们关注。然而面对风况的可变性（锋速的大小、方向的随机性）以及风电场中风力发电机组布置的分散性，要实现风电低成本、超大规模开发利用，作为其可靠、高效运行的关键技术，控制技术需要进行不断地改进，并具有广阔的研究前景。