國內外風力發電現狀及展望

一、國外風電發展現狀

20世紀80年代和1990年代，風電技術發展迅速并逐漸成熟。風電以其自身的優勢，延伸到電網難以到達的地方，給他們帶來了很多便利。根據全球風能理事會（GWEC）發布的全球風電市場裝機容量數據，2011年全球風電行業新增風電裝機容量達到41吉瓦，這一新增裝機容量使全球累計風電裝機容量達到238個。千兆瓦。這一數據顯示，全球累計裝機容量實現了年均20%以上的增長，新增裝機容量增長了6%。迄今為止，全球已有70多個國家擁有商業裝機風電裝機容量，其中22個國家裝機容量超過1GW。預計到2030年，歐洲風電裝機容量將達到30吉瓦，可滿足歐洲20%的電力需求。

二、國內風電發展現狀

中國風資源儲量豐富，分布廣泛。陸上可開發儲量2.53億千瓦，海上可開發儲量7.5億千瓦。規模化、高度集中發展、遠距離高壓輸送是我國風電發展的重要特征。近年來，我國風電發展迅速。2006年至2010年，風電總裝機容量從260萬千瓦增加到4182.7000萬千瓦。2010年新增風電裝機容量1600萬千瓦。累計裝機容量和新增裝機容量均居世界第一。預計2020年我國風電累計裝機容量可達2.3億千瓦。這意味著，未來十年，風電總裝機容量平均每年需要新增1800萬千瓦。預計每年新增約9000臺及其配套轉換器。

風電系統控制技術

風力發電系統有獨立、并網和組合三種運行模式。并網風力發電系統由風力發電機控制器、風力發電機、傳動裝置、勵磁調節器、發動機、變頻器、變壓器等組成。

風力發電機包括風力發電機、發電機、變速傳動裝置及相應的控制器等，用于實現風能與電能之間的能量轉換。風力發電的關鍵問題是風力渦輪機和發電機的功率和速度控制。

風力發電機中將風能轉化為機械能的能量轉換裝置是風力發電機，它由風輪、迎風裝置和塔架組成。根據結構不同，風力發電機可分為水平軸和垂直軸兩種；根據功率調節方式的不同，風力發電機可分為恒槳距失速、變槳距和主動失速三種。

風力渦輪機中的發電機將機械能轉換為電能。發電機并入電網后，必須輸出恒定頻率（通常為50Hz）的電能。根據發電機轉速的不同，發電機可分為恒速和變速兩種，其變速需要通過變頻器來實現。變頻器采用電力電子變流技術和控制技術，將發電機產生的變頻交流電轉換為與電網同頻的交流電，可靈活并網，可實現最大風能跟蹤控制。根據拓撲結構的不同，逆變器可分為AC-AC、AC-DC-AC 和矩陣。根據逆變器容量的不同，逆變器可分為部分容量和全容量（全容量）兩種。種類。變速傳動裝置可以將風輪的低速轉換成發電機的高速。根據傳動鏈的類型，可分為齒輪箱傳動和直傳動。前者包括單級和多級齒輪箱驅動。

風力發電機及其風力發電系統

實現恒速或變速風力發電系統的方案很多，選擇的發電機類型主要取決于風力發電系統的形式。傳統的恒速/變速風電系統有四種：基于SCIG的恒速風電系統、基于WRIG的有限變速風電系統、基于ESC-SCIG的變速風電系統和MMG-基于變速風電系統。

現代風電系統一般采用變速恒頻技術，通過變流裝置或改變發電機結構來實現。現代變速恒頻風電系統有六種類型：基于SCIG的風電系統、基于DFIG的風電系統、基于直驅EESG的風電系統、基于直驅PMSG的風電系統、半基于 PMSG 的直接驅動風力發電系統，以及 PMBDCG 的風力發電系統。

近年來，一些具有商業潛力的新型風力發電機及其風力發電系統不斷涌現。新型變速恒頻風電系統主要包括以下八種類型：基于SRG的風電系統、基于BDFIG的風電系統、基于CPG的風電系統、基于HVG的風電系統、基于DWIG的風電系統、基于TFPMG的風電系統和基于DSPMG的風電系統風電系統和基于EVT的風電系統。

風力發電關鍵技術

I 并網技術與最大風能捕獲研究

并網技術通過全功率功率變換器的控制算法實現控制的目的。在并網控制方面，一些文獻提出了并網直流側的新方法。在直流電容器和直流/交流之間安裝并網開關。并網前，并網開關斷開，DC/AC通過限流電阻對電容充電。此時風力發電機齒輪箱故障，發電機轉速在風力發電機的驅動下從0上升。當電容器充電達到交流電網線電壓幅值時，并網開關閉合，同步風力發電機并網。一般情況下，發電機轉速由低到高逐漸上升，并以一定的速度并網。當因為某種原因，發電機高速脫離電網，需要重新并網風力發電機齒輪箱故障，由于電容器已充電，直流母線電壓高于網側交流線電壓幅值，并網開關可只要并網開關閉合就閉合。網。直驅永磁同步風電機組通過電力電子變流器并入電網后，控制目標是在風速小于額定風速時實現最大風能捕獲，并使系統當風速超過額定風速時，以額定功率輸出。由于電容器已充電，且直流母線電壓高于網側交流線電壓幅值，只要并網開關閉合，即可閉合并網開關。網。直驅永磁同步風電機組通過電力電子變流器并入電網后，控制目標是在風速小于額定風速時實現最大風能捕獲，并使系統當風速超過額定風速時，以額定功率輸出。由于電容器已充電，且直流母線電壓高于網側交流線電壓幅值，只要并網開關閉合，即可閉合并網開關。網。直驅永磁同步風電機組通過電力電子變流器并入電網后，控制目標是在風速小于額定風速時實現最大風能捕獲，并使系統當風速超過額定風速時，以額定功率輸出。

最大風能捕獲的目的是通過適當的控制，使風機轉速隨風速變化，始終沿最佳功率曲線運行，從而最大限度地實現風能的轉化。最大風能跟蹤可以通過槳距調節來調節，也可以通過調節發電機功率來調節速度以保持最佳葉尖速比來實現。出于可行性、經濟性和可靠性的考慮，目前的使用主要是通過控制發電機的輸出功率來調節發電機的電磁功率，然后調節發電機轉速。

二、低電壓穿越研究

當電網電壓下降時，由于變流器電流容量的限制，網側逆變器注入電網的功率減少。此時機側整流器的功率沒有變化，造成直流側過壓。如果直流側電壓保持穩定，必然會造成逆變器過流。過壓和過流都會對電力電子設備造成損壞。為了保護轉換器不受損壞，當電壓下降時，風力發電機將停止運行。當電網滲透率較低時，風電機組在電壓下降時退出運行是可以接受的。

但隨著風力發電規模的不斷擴大，如果風電機組在電壓下降時仍采用被動保護斷開電網，將增加整個系統恢復的難度，甚至使故障更加嚴重。 ，并最終導致系統的所有其他單元斷開連接。目前，一些引領風電技術發展的國家，如丹麥、德國等相繼制定了新的并網運行指南，量化給出了風電系統離網的條件（如最低電壓）。下落深度和下落持續時間）。當電網電壓下降到規定曲線以下時，允許風力發電機脫離電網。當電壓在凹陷部分時，發電機應提供無功功率。這就要求風電系統具有較強的低電壓穿越能力，能夠方便地為電網提供無功支持。因此，有必要研究低電壓穿越的措施，以實現在電網電壓下降時風電機組不離網運行。

綜上所述

風電作為我國未來大力發展的三大新能源之一吊車公司，未來具有廣闊的發展和應用前景。風電正在擺脫對化石能源的過度依賴，緩解我國能源短缺吊車，改善生態環境，擴大社會效益等方面將做出更大的貢獻。本文簡要介紹了風力發電的發展現狀，如傳統的恒速/變速風電系統、現代變速恒頻風電系統和新型變速恒頻風電系統。隨著風電技術的不斷變革和機組制造技術的不斷提高，未來風力發電的競爭力必將逐漸增強，發展前景廣闊。返回搜狐查看更多