第一篇：我國(guó)風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀及其技術(shù)發(fā)展02

2.3風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制策略的發(fā)展

風(fēng)能是一種能量密度低、穩(wěn)定性較差的能源，由于風(fēng)速、風(fēng)向的隨機(jī)性變化，導(dǎo)致風(fēng)力機(jī)葉片攻角不斷變化，使葉尖速比偏離最佳值，風(fēng)力機(jī)的空氣動(dòng)力效率及輸入到傳動(dòng)鏈的功率發(fā)生變化，影響了風(fēng)電系統(tǒng)的發(fā)電效率并引起轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)鏈的振蕩，會(huì)對(duì)電能質(zhì)量及接入的電網(wǎng)產(chǎn)生影響，對(duì)于小電網(wǎng)甚至?xí)绊懫浞€(wěn)定性。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通常采用柔性部件，這有助于減小內(nèi)部的機(jī)械應(yīng)力，但同時(shí)也會(huì)使風(fēng)電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性復(fù)雜化，且轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)模塊會(huì)有很大振蕩。目前，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制策略研究根據(jù)控制器類型可分為兩大類：基于數(shù)學(xué)模型的傳統(tǒng)控制方法和現(xiàn)代控制方法。傳統(tǒng)控制采用線性控制方法，通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩或槳葉節(jié)距角，使葉尖速比保持最優(yōu)值，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)能的最大捕獲。對(duì)于快速變化的風(fēng)速，其調(diào)節(jié)相對(duì)滯后。同時(shí)基于某工作點(diǎn)的線性化模型的方法，對(duì)于工作范圍較寬、隨機(jī)擾動(dòng)大、不確定因素多、非線性嚴(yán)重的風(fēng)電系統(tǒng)并不適用。

現(xiàn)代控制方法主要包括變結(jié)構(gòu)控制、魯棒控制、自適應(yīng)控制、智能控制等[7,8]。變結(jié)構(gòu)控制因具有快速響應(yīng)、對(duì)系統(tǒng)參數(shù)變化不敏感、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單和易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)而在風(fēng)電系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。魯棒控制具有處理多變量問題的能力，對(duì)于具有建模誤差、參數(shù)不準(zhǔn)確和干擾位置系統(tǒng)的控制問題，在強(qiáng)穩(wěn)定性的魯棒控制中可得到直接解決。模糊控制是一種典型的智能控制方法，其最大的特點(diǎn)是將專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)表示為語言規(guī)則用于控制，不依賴于被控制對(duì)象的精確的數(shù)學(xué)模型，能夠克服非線性因素的影響，對(duì)被調(diào)節(jié)對(duì)象有較強(qiáng)的魯棒性。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的精確數(shù)學(xué)模型難以建立，模糊控制非常適合于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制，越來越受到風(fēng)電研究人員的重視。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是以工程技術(shù)手段來模擬人腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與特征的系統(tǒng)。利用神經(jīng)元可以構(gòu)成各種不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它是生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的一種模擬和近似。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)特性，可用于風(fēng)力機(jī)的低風(fēng)速的節(jié)距控制。

3存在的問題及展望

盡管近年來我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)得到了迅猛的發(fā)展，但同時(shí)也暴露出眾多的問題。首先，我國(guó)尚未完全掌握風(fēng)電機(jī)組的核心設(shè)計(jì)及制造技術(shù)。在設(shè)計(jì)技術(shù)方面，我國(guó)不僅每年需支付大量的專利、生產(chǎn)許可及技術(shù)咨詢費(fèi)用，在一些具有自主研發(fā)能力的風(fēng)電企業(yè)中，其設(shè)計(jì)所需的應(yīng)用軟件、數(shù)據(jù)庫和源代碼都需要從國(guó)外購買。在風(fēng)機(jī)制造方面，風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)、逆變系統(tǒng)需要大量進(jìn)口，同時(shí)，一些核心零部件如軸承、葉片和齒輪箱等與國(guó)外同類產(chǎn)品相比其質(zhì)量、壽命及可靠性尚有很大差距。其次，我國(guó)風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃與電網(wǎng)規(guī)劃不相協(xié)調(diào)，上網(wǎng)容量遠(yuǎn)小于裝機(jī)容量。風(fēng)電發(fā)展側(cè)重于資源規(guī)劃，風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)往往沒有考慮當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的消納能力，從而造成裝機(jī)容量大，并網(wǎng)發(fā)電少的現(xiàn)狀。2009年新增裝機(jī)容量中1/3未能上網(wǎng)，送電難已經(jīng)成為制約風(fēng)電發(fā)展的瓶頸。最后，我國(guó)風(fēng)電的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范不健全，包括風(fēng)機(jī)制造、檢測(cè)、調(diào)試、關(guān)鍵零部件生產(chǎn)及電場(chǎng)入網(wǎng)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)亟需建立和完善。因此，展望我國(guó)未來的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展，必須加強(qiáng)自主創(chuàng)新掌握核心技術(shù)；必須加大電網(wǎng)建設(shè)力度，合理規(guī)范風(fēng)電開發(fā)；必須加大政策扶持力度，建立健全完善統(tǒng)一的風(fēng)電標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳永祥,方征.中國(guó)風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢(shì)及建議[J].科技綜述，2010(4)：14-19.[2] 張明鋒, 鄧凱,陳波等.中國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展[J].機(jī)電工程，2010，1

（27）：1-3.[3] 黨福玲，朝克，賈永.我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀淺析[J].經(jīng)濟(jì)論壇，2010(12)：58-60.[4] 韓永奇，韓晨曦.中國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與前景[J].新材料產(chǎn)業(yè)，2010(12)：8-10.[5] 王超，張懷宇，王辛慧等.風(fēng)力發(fā)電技術(shù)及其發(fā)展方向[J].電站系統(tǒng)工程，2006，22(2)：11-13.[6] 許洪華,郭金東.世界風(fēng)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和我國(guó)未來風(fēng)電發(fā)展探討[J].電力設(shè)備，2005，6(10)：106-108.[7] 張新房,徐大平,柳亦兵等.風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展及相關(guān)控制問題綜述[J].華北電力技術(shù)，2005(5):42-45.[8] 馬昕霞, 宋明中,馬強(qiáng)等.風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制技術(shù)的研究.上海電力學(xué)院學(xué)報(bào)[J].2005(3):205-209.[

第二篇：我國(guó)風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀及其技術(shù)發(fā)展02

3存在的問題及展望

盡管近年來我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)得到了迅猛的發(fā)展，但同時(shí)也暴露出眾多的問題。首先，我國(guó)尚未完全掌握風(fēng)電機(jī)組的核心設(shè)計(jì)及制造技術(shù)。在設(shè)計(jì)技術(shù)方面，我國(guó)不僅每年需支付大量的專利、生產(chǎn)許可及技術(shù)咨詢費(fèi)用，在一些具有自主研發(fā)能力的風(fēng)電企業(yè)中，其設(shè)計(jì)所需的應(yīng)用軟件、數(shù)據(jù)庫和源代碼都需要從國(guó)外購買。在風(fēng)機(jī)制造方面，風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)、逆變系統(tǒng)需要大量進(jìn)口，同時(shí)，一些核心零部件如軸承、葉片和齒輪箱等與國(guó)外同類產(chǎn)品相比其質(zhì)量、壽命及可靠性尚有很大差距。其次，我國(guó)風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃與電網(wǎng)規(guī)劃不相協(xié)調(diào)，上網(wǎng)容量遠(yuǎn)小于裝機(jī)容量。風(fēng)電發(fā)展側(cè)重于資源規(guī)劃，風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)往往沒有考慮當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的消納能力，從而造成裝機(jī)容量大，并網(wǎng)發(fā)電少的現(xiàn)狀。2009年新增裝機(jī)容量中1/3未能上網(wǎng)，送電難已經(jīng)成為制約風(fēng)電發(fā)展的瓶頸。最后，我國(guó)風(fēng)電的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范不健全，包括風(fēng)機(jī)制造、檢測(cè)、調(diào)試、關(guān)鍵零部件生產(chǎn)及電場(chǎng)入網(wǎng)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)亟需建立和完善。因此，展望我國(guó)未來的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展，必須加強(qiáng)自主創(chuàng)新掌握核心技術(shù)；必須加大電網(wǎng)建設(shè)力度，合理規(guī)范風(fēng)電開發(fā)；必須加大政策扶持力度，建立健全完善統(tǒng)一的風(fēng)電標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳永祥,方征.中國(guó)風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢(shì)及建議[J].科技綜述，2010(4)：14-19.[2] 張明鋒, 鄧凱,陳波等.中國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展[J].機(jī)電工程，2010，1

（27）：1-3.[3] 黨福玲，朝克，賈永.我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀淺析[J].經(jīng)濟(jì)論壇，2010(12)：58-60.[4] 韓永奇，韓晨曦.中國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與前景[J].新材料產(chǎn)業(yè)，2010(12)：8-10.[5] 王超，張懷宇，王辛慧等.風(fēng)力發(fā)電技術(shù)及其發(fā)展方向[J].電站系統(tǒng)工程，2006，22(2)：11-13.[6] 許洪華,郭金東.世界風(fēng)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和我國(guó)未來風(fēng)電發(fā)展探討[J].電力設(shè)備，2005，6(10)：106-108.[7] 張新房,徐大平,柳亦兵等.風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展及相關(guān)控制問題綜述[J].華北電力技術(shù)，2005(5):42-45.[8] 馬昕霞, 宋明中,馬強(qiáng)等.風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制技術(shù)的研究.上海電力學(xué)院學(xué)報(bào)[J].2005(3):205-209.[

第三篇：我國(guó)風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀及其技術(shù)發(fā)展01

2.2風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)的發(fā)展

控制技術(shù)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全高效運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)[5,6]，這是因?yàn)椋?/p>

1）自然風(fēng)速的大小和方向隨著大氣的氣壓、氣溫和濕度等的活動(dòng)和風(fēng)電場(chǎng)地形地貌等因素的隨機(jī)性和不可控性，這樣風(fēng)力機(jī)所獲得的風(fēng)能也是隨機(jī)和不可控的。

2）為使風(fēng)能利用率更高，大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉片直徑大約在60m~100m之間，因此風(fēng)輪具有較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

3）自動(dòng)控制在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)和脫網(wǎng)、輸入功率的優(yōu)化和限制、風(fēng)輪的主動(dòng)對(duì)風(fēng)以及運(yùn)行過程中故障的檢測(cè)和保護(hù)中都應(yīng)得到很好的利用。

4）風(fēng)力資源豐富的地區(qū)通常環(huán)境較為惡劣，在海島和邊遠(yuǎn)的地區(qū)甚至海上，人們希望分散不均的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能夠無人值班運(yùn)行和遠(yuǎn)程監(jiān)控。這就對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)可靠性提出了很高的要求。

因此，眾多學(xué)者都致力于深入研究風(fēng)力發(fā)電的控制技術(shù)和控制系統(tǒng)，這些研究工作對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行有極其重要的意義。計(jì)算機(jī)技術(shù)與先進(jìn)的控制技術(shù)應(yīng)用到風(fēng)電領(lǐng)域，并網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)得到了較快發(fā)展，控制方式從基本單一的定槳距失速控制向變槳距和變速恒頻控制方向發(fā)展，甚至向智能型控制發(fā)展。

定槳距型風(fēng)力機(jī)指槳葉與輪轂的連接是固定的，即槳距角固定不變，當(dāng)風(fēng)速變化時(shí)，槳葉的迎風(fēng)角度固定不變。失速型是當(dāng)風(fēng)速高于額定風(fēng)速，利用槳葉翼型本身所具有的失速特性，即氣流的攻角增大到失速條件，使槳葉的表面產(chǎn)生渦流，將發(fā)電機(jī)的功率輸出限制在一定范圍內(nèi)。失速調(diào)節(jié)型的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單可靠，當(dāng)風(fēng)速變化引起輸出功率變化時(shí)，只通過槳葉的被動(dòng)失速調(diào)節(jié)而控制系統(tǒng)不做任何控制，使控制系統(tǒng)大為簡(jiǎn)化。其缺點(diǎn)是葉片重量大，槳葉、輪轂、塔架等部件受力較大，機(jī)組的整體效率較低，也使得這些關(guān)鍵部件更容易疲勞磨損。

變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是近年來發(fā)展起來的一種新型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其轉(zhuǎn)速不受發(fā)電機(jī)輸出功率的限制，而其輸出電壓的頻率、幅值和相位也不受轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的影響。論文大全網(wǎng)004km.cn整理。

與恒速風(fēng)電機(jī)組相比，它的優(yōu)越性在于：低風(fēng)速時(shí)能夠跟蹤風(fēng)速變化，在運(yùn)行中保持最佳葉尖速比以獲得最大風(fēng)能；高風(fēng)速時(shí)利用風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的變化調(diào)節(jié)風(fēng)力機(jī)槳距角，在保證風(fēng)電機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，使輸出功率更加平穩(wěn)。變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通過勵(lì)磁控制和變槳距調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)最佳運(yùn)行狀態(tài)。變槳距是根據(jù)風(fēng)速和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速來調(diào)整葉片槳距角，從而控制發(fā)電機(jī)輸出功率，由傳動(dòng)齒輪箱、伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)控制單元組成。隨著風(fēng)電控制技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)輸出功率小于額定功率狀態(tài)時(shí)，變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用OptitiP技術(shù)，即根據(jù)風(fēng)速的大小，調(diào)整發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)差率，使其盡量運(yùn)行在最佳葉尖速比，以得到理想的輸出功率。變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的優(yōu)點(diǎn)是：輸出功率平穩(wěn)，在額定點(diǎn)具有較高的風(fēng)能利用系數(shù)，具有更好的起動(dòng)性能與制動(dòng)性能，能夠確保高風(fēng)速段的額定功率。

2.3風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制策略的發(fā)展

風(fēng)能是一種能量密度低、穩(wěn)定性較差的能源，由于風(fēng)速、風(fēng)向的隨機(jī)性變化，導(dǎo)致風(fēng)力機(jī)葉片攻角不斷變化，使葉尖速比偏離最佳值，風(fēng)力機(jī)的空氣動(dòng)力效率及輸入到傳動(dòng)鏈的功率發(fā)生變化，影響了風(fēng)電系統(tǒng)的發(fā)電效率并引起轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)鏈的振蕩，會(huì)對(duì)電能質(zhì)量及接入的電網(wǎng)產(chǎn)生影響，對(duì)于小電網(wǎng)甚至?xí)绊懫浞€(wěn)定性。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通常采用柔性部件，這有助于減小內(nèi)部的機(jī)械應(yīng)力，但同時(shí)也會(huì)使

風(fēng)電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性復(fù)雜化，且轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)模塊會(huì)有很大振蕩。目前，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制策略研究根據(jù)控制器類型可分為兩大類：基于數(shù)學(xué)模型的傳統(tǒng)控制方法和現(xiàn)代控制方法。傳統(tǒng)控制采用線性控制方法，通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩或槳葉節(jié)距角，使葉尖速比保持最優(yōu)值，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)能的最大捕獲。對(duì)于快速變化的風(fēng)速，其調(diào)節(jié)相對(duì)滯后。同時(shí)基于某工作點(diǎn)的線性化模型的方法，對(duì)于工作范圍較寬、隨機(jī)擾動(dòng)大、不確定因素多、非線性嚴(yán)重的風(fēng)電系統(tǒng)并不適用。

現(xiàn)代控制方法主要包括變結(jié)構(gòu)控制、魯棒控制、自適應(yīng)控制、智能控制等[7,8]。變結(jié)構(gòu)控制因具有快速響應(yīng)、對(duì)系統(tǒng)參數(shù)變化不敏感、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單和易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)而在風(fēng)電系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。魯棒控制具有處理多變量問題的能力，對(duì)于具有建模誤差、參數(shù)不準(zhǔn)確和干擾位置系統(tǒng)的控制問題，在強(qiáng)穩(wěn)定性的魯棒控制中可得到直接解決。模糊控制是一種典型的智能控制方法，其最大的特點(diǎn)是將專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)表示為語言規(guī)則用于控制，不依賴于被控制對(duì)象的精確的數(shù)學(xué)模型，能夠克服非線性因素的影響，對(duì)被調(diào)節(jié)對(duì)象有較強(qiáng)的魯棒性。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的精確數(shù)學(xué)模型難以建立，模糊控制非常適合于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制，越來越受到風(fēng)電研究人員的重視。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是以工程技術(shù)手段來模擬人腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與特征的系統(tǒng)。利用神經(jīng)元可以構(gòu)成各種不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它是生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的一種模擬和近似。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)特性，可用于風(fēng)力機(jī)的低風(fēng)速的節(jié)距控制。

3存在的問題及展望

盡管近年來我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)得到了迅猛的發(fā)展，但同時(shí)也暴露出眾多的問題。首先，我國(guó)尚未完全掌握風(fēng)電機(jī)組的核心設(shè)計(jì)及制造技術(shù)。在設(shè)計(jì)技術(shù)方面，我國(guó)不僅每年需支付大量的專利、生產(chǎn)許可及技術(shù)咨詢費(fèi)用，在一些具有自主研發(fā)能力的風(fēng)電企業(yè)中，其設(shè)計(jì)所需的應(yīng)用軟件、數(shù)據(jù)庫和源代碼都需要從國(guó)外購買。在風(fēng)機(jī)制造方面，風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)、逆變系統(tǒng)需要大量進(jìn)口，同時(shí)，一些核心零部件如軸承、葉片和齒輪箱等與國(guó)外同類產(chǎn)品相比其質(zhì)量、壽命及可靠性尚有很大差距。其次，我國(guó)風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃與電網(wǎng)規(guī)劃不相協(xié)調(diào)，上網(wǎng)容量遠(yuǎn)小于裝機(jī)容量。風(fēng)電發(fā)展側(cè)重于資源規(guī)劃，風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)往往沒有考慮當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的消納能力，從而造成裝機(jī)容量大，并網(wǎng)發(fā)電少的現(xiàn)狀。2009年新增裝機(jī)容量中1/3未能上網(wǎng)，送電難已經(jīng)成為制約風(fēng)電發(fā)展的瓶頸。最后，我國(guó)風(fēng)電的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范不健全，包括風(fēng)機(jī)制造、檢測(cè)、調(diào)試、關(guān)鍵零部件生產(chǎn)及電場(chǎng)入網(wǎng)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)亟需建立和完善。因此，展望我國(guó)未來的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展，必須加強(qiáng)自主創(chuàng)新掌握核心技術(shù)；必須加大電網(wǎng)建設(shè)力度，合理規(guī)范風(fēng)電開發(fā)；必須加大政策扶持力度，建立健全完善統(tǒng)一的風(fēng)電標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。

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第四篇：風(fēng)力發(fā)電的調(diào)節(jié)控制技術(shù)發(fā)展

風(fēng)力發(fā)電的調(diào)節(jié)控制技術(shù)發(fā)展

在起動(dòng)階段，通過調(diào)節(jié)變槳距系統(tǒng)控制發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速保持在同步轉(zhuǎn)速附近，尋找最佳并網(wǎng)時(shí)機(jī)然后平穩(wěn)并網(wǎng)；在額定風(fēng)速以下時(shí)，主要調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)反力轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)速跟隨風(fēng)速變化，保持最佳葉尖速比以獲得最大風(fēng)能；在額定風(fēng)速以上時(shí)，采用變速與槳葉節(jié)距雙重調(diào)節(jié)，通過變槳距系統(tǒng)調(diào)節(jié)限制風(fēng)力機(jī)獲取能量，保證發(fā)電機(jī)功率輸出的穩(wěn)定性，獲取良好的動(dòng)態(tài)特性；而變速調(diào)節(jié)主要用來響應(yīng)快速變化的風(fēng)速，減輕槳距調(diào)節(jié)的頻繁動(dòng)作，提高傳動(dòng)系統(tǒng)的柔性。變速恒頻這種調(diào)節(jié)方式是目前公認(rèn)的最優(yōu)化調(diào)節(jié)方式，也是未來風(fēng)電技術(shù)發(fā)展的主要方向。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與先進(jìn)的控制技術(shù)應(yīng)用到風(fēng)電領(lǐng)域，并網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)得到了較快發(fā)展，控制方式從基本單一的定槳距失速控制向變槳距和變速恒頻控制方向發(fā)展，甚至向智能型控制發(fā)展。作為風(fēng)力資源較為豐富的國(guó)家之一，我國(guó)加快了風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域的自主開發(fā)與研究，“十五”期間，600kw風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開始產(chǎn)業(yè)化實(shí)施，兆瓦級(jí)失速型。兆瓦級(jí)變速恒頻的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組國(guó)產(chǎn)化已列入國(guó)家“863”科技攻關(guān)頂目。本文針對(duì)當(dāng)前并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的幾種功率凋節(jié)控制技術(shù)進(jìn)行了介紹，并指出其各自的優(yōu)缺點(diǎn)。

1定槳距失速調(diào)節(jié)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 定獎(jiǎng)距是指槳葉與輪載的連接是固定的，槳距角固定不變，即當(dāng)風(fēng)速變化時(shí)，槳葉的迎風(fēng)角度不能隨之變化。失速型是指槳葉翼型本身所具有的失速特性，當(dāng)風(fēng)速高于額定風(fēng)速69，氣流的攻角增大到失速條件，使槳葉的表面產(chǎn)生渦流，效率降低，來限制發(fā)電機(jī)的功率輸出。為了提高風(fēng)電機(jī)組在低風(fēng)速時(shí)的效率，通常采用雙速發(fā)電機(jī)（即大/小發(fā)電機(jī)）。在低風(fēng)速段運(yùn)行的，采用小電機(jī)使槳葉縣有較高的氣動(dòng)效率，提高發(fā)電機(jī)的運(yùn)行效率。失速調(diào)節(jié)型的優(yōu)點(diǎn)是失速調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單可靠，當(dāng)風(fēng)速變化引起的輸出功率的變化只通過槳葉的被動(dòng)失速調(diào)節(jié)而控制系統(tǒng)不作任何控制，使控制系統(tǒng)大為減化。其缺點(diǎn)是葉片重晏大（與變槳距風(fēng)機(jī)葉片比較），槳葉、輪載、塔架等部件受力較大，機(jī)組的整體效率較低。變槳距調(diào)節(jié)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 變獎(jiǎng)距是指安裝在輪載上的葉片通過控制改變其槳距角的大小。其調(diào)節(jié)方法為：當(dāng)風(fēng)電機(jī)組達(dá)到運(yùn)行條件時(shí)，控制系統(tǒng)命令調(diào)節(jié)槳距角調(diào)到45”，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定時(shí)，再調(diào)節(jié)到0“，直到風(fēng)力機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速并網(wǎng)發(fā)電；在運(yùn)行過程中，當(dāng)輸出功率小于額定功率時(shí)，槳距角保持在0°位置不變，不作任何調(diào)節(jié)；當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出功率達(dá)到額定功率以后，調(diào)節(jié)系統(tǒng)根據(jù)輸出功率的變化調(diào)整槳距角的大小，使發(fā)電機(jī)的輸出功率保持在額定功率。隨著風(fēng)電控制技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)輸出功率小于額定功率狀態(tài)時(shí)，變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用OptitiP技術(shù)，即根據(jù)風(fēng)速的大小，調(diào)整發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)差率，使其盡量運(yùn)行在最佳葉尖速比，優(yōu)化輸出功率。變槳距調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)是槳葉受力較小，槳葉做的較為輕巧。槳距角可以隨風(fēng)速的大小而進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，因而能夠盡可能多的吸收風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，同時(shí)在高風(fēng)速段保持功率平穩(wěn)輸出。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，故障率相對(duì)較高。主動(dòng)失速調(diào)節(jié)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 將定槳距失速調(diào)節(jié)型與變槳距調(diào)節(jié)型兩種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組相結(jié)合，充分吸取了被動(dòng)失速和槳距調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)，槳葉采用失速特性，調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用變槳距調(diào)節(jié)。在低風(fēng)速肘，將槳葉節(jié)距調(diào)節(jié)到可獲取最大功率位置，槳距角調(diào)整優(yōu)化機(jī)組功率的輸出；當(dāng)風(fēng)力機(jī)發(fā)出的功率超過額定功率后，槳葉節(jié)距主動(dòng)向失速方向調(diào)節(jié)，將功率調(diào)整在額定值以下，限制機(jī)組最大功率輸出，隨著風(fēng)速的不斷變化，槳葉僅需要微調(diào)維持失速狀態(tài)。制動(dòng)剎車時(shí)，調(diào)節(jié)槳葉相當(dāng)于氣動(dòng)剎車，很大程度上減少了機(jī)械剎車對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的沖擊。主動(dòng)失速調(diào)節(jié)型的優(yōu)點(diǎn)是其言了定獎(jiǎng)距失速型的特點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行變槳距調(diào)節(jié)，提高了機(jī)同頻率后并入電網(wǎng)。機(jī)組在葉片設(shè)計(jì)上采用了變槳距結(jié)構(gòu)。

其調(diào)節(jié)方法是：在起動(dòng)階段，通過調(diào)節(jié)變槳距系統(tǒng)控制發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速保持在同步轉(zhuǎn)速附近，尋找最佳并網(wǎng)時(shí)機(jī)然后平穩(wěn)并網(wǎng)；在額定風(fēng)速以下時(shí)，主要調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)反力轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)速跟隨風(fēng)速變化，保持最佳葉尖速比以獲得最大風(fēng)能；在額定風(fēng)速以上時(shí)，采用變速與槳葉節(jié)距雙重調(diào)節(jié)，通過變槳距系統(tǒng)調(diào)節(jié)限制風(fēng)力機(jī)獲取能量，保證發(fā)電機(jī)功率輸出的穩(wěn)定性，獲取良好的動(dòng)態(tài)特性；

而變速調(diào)節(jié)主要用來響應(yīng)快速變化的風(fēng)速，減輕槳距調(diào)節(jié)的頻繁動(dòng)作，提高傳動(dòng)系統(tǒng)的柔性。變速恒頻這種調(diào)節(jié)方式是目前公認(rèn)的最優(yōu)化調(diào)節(jié)方式，也是未來風(fēng)電技術(shù)發(fā)展的主要方向。變速恒頻的優(yōu)點(diǎn)是大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)運(yùn)行轉(zhuǎn)速，來適應(yīng)因風(fēng)速變化而引起的風(fēng)力機(jī)功率的變化，可以最大限度的吸收風(fēng)能，因而效率較高；控制系統(tǒng)采取的控制手段可以較好的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的有功功率、無功功率，但控制系統(tǒng)較為復(fù)雜。

第五篇：我國(guó)風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展

在我國(guó)，發(fā)展風(fēng)能具有很大現(xiàn)實(shí)意義，不僅是環(huán)保原因，我國(guó)確實(shí)具有巨大的風(fēng)能資源。我國(guó)幅員遼闊，海岸線長(zhǎng)，風(fēng)能資源非常豐富，既有陸地的、也有海上的。據(jù)中國(guó)氣象科學(xué)研究院測(cè)算，我國(guó)東南沿海及其附近島嶼是風(fēng)能資源非常豐富的地區(qū)，有效風(fēng)能密度大于或等于 200W/m2的等值線平行于海岸線，沿海島嶼有效風(fēng)能密度在 300W/m2以上，全年風(fēng)速大于或等于 3m/s 的時(shí)數(shù)約為 7000～8000h，大于或等于 6m/s 的時(shí)數(shù)為 4000h。新疆北部、內(nèi)蒙古、甘肅北部是風(fēng)能資源豐富地區(qū)，有效風(fēng)能密度為 200～300W/m2，全年風(fēng)速大于或等于 3m/s 的時(shí)數(shù)為 5000h 以上，全年風(fēng)速大于或等于 6m/s 的時(shí)數(shù)為 3000h 以上，黑龍江、吉林東部、河北北部及遼東半島的風(fēng)能資源也較好，有效風(fēng)能密度為 200W/m2以上，全年風(fēng)速大于和等于 3m/s 的時(shí)數(shù)為 5000h，全年風(fēng)速大于和等于 6m/s 的時(shí)數(shù)為3000h。青藏高原北部有效風(fēng)能密度在 150～220W/m2之間，全年風(fēng)速大于和等于3m/s 的時(shí)數(shù)為 4000～5000h，全年風(fēng)速大于和等于 6m/s 的時(shí)數(shù)為 3000h。目前探明全國(guó)陸地風(fēng)能理論儲(chǔ)量為 32.26 億 kW，可開發(fā)利用的儲(chǔ)量為 2.53 億 kW，近海7.5 億 kW，合計(jì)風(fēng)能可達(dá) 10.03 億 kW，居世界前列[6]。

1.3.1 小型風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的現(xiàn)狀

我國(guó)于 20 世紀(jì) 50 年代后期開始風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的研究工作，1957—1958 年在江蘇、吉林、遼寧、新疆等地建造了一些功率在 10kW 以下、風(fēng)輪直徑在 10 米以下的小型風(fēng)力發(fā)電裝置，但由于受當(dāng)時(shí)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件限制，其后處于停滯狀態(tài)。我國(guó)較大規(guī)模地開發(fā)和應(yīng)用風(fēng)力發(fā)電始于 20 世紀(jì) 70 年代。我國(guó)自主開發(fā)研制生產(chǎn)的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，解決了居住分散的農(nóng)、牧、漁民的生產(chǎn)生活用電。20 世紀(jì) 80 年代初，我國(guó)把小型風(fēng)力發(fā)電作為農(nóng)村電氣化的措施之一，供農(nóng)村一家一戶使用。特別是在內(nèi)蒙古地區(qū)由于風(fēng)自然資源豐富和當(dāng)?shù)厝罕姷男枨螅⒌玫搅苏闹С?，小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研究和推廣得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，對(duì)于解決邊遠(yuǎn)地區(qū)居住分散的農(nóng)牧民群眾的生活用電和部分生產(chǎn)用電起了很大作用。我國(guó)目前生產(chǎn)的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)按額定功率從100W 到 10kW 共十種。其主要技術(shù)特點(diǎn)是：2～3 個(gè)葉片，側(cè)偏調(diào)速、上風(fēng)向，配套高效永磁發(fā)電機(jī)，再配以尾翼、立桿、底座、地錨和拉線。其中以戶用微型機(jī)組技術(shù)最為成熟，有 50，100，150，200，300，500W 微型機(jī)組系列定型產(chǎn)品，并進(jìn)行批量生產(chǎn)，不但滿足了國(guó)內(nèi)需求，還遠(yuǎn)銷國(guó)外。

到 2006 年底，我國(guó)從事小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及其配套件開發(fā)、研制、生產(chǎn)的單位達(dá)到 78 家，其中：大專院校、科研院所 15 家，生產(chǎn)制造單位 38 家，配套件生產(chǎn)單位 25 家，目前我國(guó)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的年生產(chǎn)能力達(dá) 8 萬臺(tái)。從 1983—2006 年底，全國(guó)各生產(chǎn)廠家累計(jì)生產(chǎn)各種小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組達(dá) 37.6 萬余臺(tái)，總?cè)萘繛?6.52 萬 kW，預(yù)計(jì)年發(fā)電量約

1.33 億 kWh。所生產(chǎn)的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，除滿足國(guó)內(nèi)用戶需要外，還出口遠(yuǎn)銷到 25 個(gè)國(guó)家和我國(guó)臺(tái)灣、香港地區(qū)，累計(jì)出口各種小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)近1.7萬余臺(tái)。我國(guó)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)保有量、年產(chǎn)量、生產(chǎn)能力均列世界之首

自 20 世紀(jì)的最后兩年以來，全世界風(fēng)力發(fā)電的裝機(jī)容量快速增長(zhǎng)，特別是在歐洲，為了實(shí)現(xiàn)減排溫室氣體的目標(biāo)，對(duì)風(fēng)電執(zhí)行較高收購電價(jià)的激勵(lì)政策促進(jìn)了風(fēng)電技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，風(fēng)電成本繼續(xù)下降。由于海上風(fēng)能資源比陸地豐富，海上風(fēng)電場(chǎng)在歐洲已經(jīng)從可行性示范進(jìn)入商業(yè)化示范階段。風(fēng)電機(jī)組技術(shù)繼續(xù)向著增大單機(jī)容量的方向發(fā)展，正在研制風(fēng)輪直徑超過 100m 的 5MW 機(jī)組，預(yù)計(jì) 2013 年，單機(jī)容量達(dá)到 15MW。1996 年至 2000 年世界上風(fēng)電增長(zhǎng)率 5 年平均達(dá)到 31%，2000 年末裝機(jī)總?cè)萘繛?1770 萬 MW，2001 年末達(dá)到 2447 萬 MW，一年增加 677 萬 kW，增長(zhǎng)率為32%，說明風(fēng)電高增率趨勢(shì)仍然繼

續(xù)。2004 年全世界新增裝機(jī)容量為 8000MW，2004年底全世界風(fēng)電裝機(jī)總?cè)萘繛?47000MW，并作了 2020 年風(fēng)電達(dá)到世界電力總量的12%的規(guī)劃藍(lán)圖（即風(fēng)力 12）。2005 年世界各國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量排在前十名的國(guó)家是德國(guó)、西班牙、美國(guó)、丹麥、印度、意大利、荷蘭、英國(guó)、日本和中國(guó)。

世界上，在小型風(fēng)力發(fā)電方面，中國(guó)和美國(guó)主要生產(chǎn)制造功率為 300W 到 3kW風(fēng)力機(jī)，其中美國(guó)在 3kW 到 10kW 小型風(fēng)力機(jī)上占明顯優(yōu)勢(shì)。在歐洲，主要生產(chǎn)制造功率為 300W 到 100kW 風(fēng)力發(fā)電機(jī)。到 2020 年，美國(guó)預(yù)計(jì)安裝小型風(fēng)力機(jī)容量為50000MW，可解決 10000 人就業(yè)。英國(guó)正在研制屋頂用小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)。世界各國(guó)的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)正在努力向著：運(yùn)動(dòng)部件少、維護(hù)少、壽命長(zhǎng)、采用新的電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等方向發(fā)展

我國(guó)的風(fēng)力發(fā)電事業(yè)始于 20 世紀(jì) 50 年代，目前已經(jīng)形成一定的規(guī)模。在大型風(fēng)電方面，擁有 750kW 以下各類風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的制造能力，2006 年 1 月 28 日，首臺(tái)兆瓦級(jí)變速恒頻雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)及控制裝置研制成功，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白。2006 年 1月 10 日，1.2MW 永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)在哈爾濱試制成功，它是我國(guó)自主創(chuàng)新研制的容量最大的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。到 2005 年，全國(guó) 15 個(gè)省(自治區(qū))已建風(fēng)電場(chǎng) 62 座，累計(jì)運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 1864 臺(tái)，總?cè)萘?126.6 萬 kW。2010 年目標(biāo)為總?cè)萘?500 萬 kW，2020 年目標(biāo)為總?cè)萘?3000 萬 kW，2050 年預(yù)計(jì)達(dá)到 3-5 億 kW 裝機(jī)容量。但是，目前我國(guó)自行研制和開發(fā)大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的技術(shù)力量與國(guó)外相比相差很多，繼續(xù)加大對(duì)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)研究的投入，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化是保證我國(guó)風(fēng)電事業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。

設(shè)計(jì)了風(fēng)力機(jī)電動(dòng)變槳距系統(tǒng)方案，變槳距機(jī)構(gòu)采用單片機(jī)控制，并搭建好電動(dòng)變槳距風(fēng)力機(jī)的試驗(yàn)樣機(jī)。通過對(duì)風(fēng)力樣機(jī)做測(cè)試，得出風(fēng)力機(jī)組的力矩與風(fēng)速比的一些重要數(shù)據(jù)。并通過Matlab51mu11nk軟件分別在風(fēng)速低于額定風(fēng)速和在額定風(fēng)速左右兩種情況下進(jìn)行仿真，最終提出的控制規(guī)律進(jìn)行的變槳距調(diào)節(jié)能滿足風(fēng)力機(jī)的功率控制要求，為后續(xù)研究做好鋪墊工作。

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