風力發電技術有待完善

　　隨著世界能源的日趨匱乏和科學技術的飛速發展，加之人們對環境保護的要求，人們在努力尋找一種能替代石油、天然氣等能源的可再生、環保、潔凈的綠色能源。風能是當前最有發展前景的一種新型能源，它是取之不盡用之不竭的能源，還是一種潔凈、無污染、可再生的綠色能源。風能的利用，從風車到風力發電，證明了文明和科學進步。綠色和平組織和歐洲風能協會2002年提出了《風力2012》報告，報告中指出到2020年，世界風力發電將達到世界電力總需求量的12%，我國電力發展“十一五”發展綱要中也指出，中國的風力發電將占世界風力發電總量的14%。風力發電與火力發電和水力發電比較，具有單機容量小、可分散建設等優點。隨著國家對能源需求和環保要求力度的不斷加大，風力發電的優勢和經濟性、實用性等優點也必將顯現出來。
　　一、風力發電國內外發展現狀
　　1、國外風力發電發展現狀
　　2012年新增風電裝機容量最多的10個國家占世界風電裝機的87%。與2007年相比，美國保持第1名，中國超過西班牙從第3名上升到第2名，印度超過德國和西班牙從第5名升至第3名，前3名的國家合計新增裝機容量占全世界的60%。根據世界風能協會的統計，2012年全世界風電裝機容量新增約2726萬kW，增長率約為29%。累計達到1.21億kW，增長率為42%，突破1億kW大關。風電總量為2600億kWh，占全世界總電量的比例從2000年的0.25%增加到2012年的1.5%。盡管風電的發展仍然存在著很多困難，如電網適應能力、風能資源、海上風電發展等，但相比于常規能源，經濟性優勢逐步凸顯，世界各國都對風電發展充滿了信心。
　　2、我國風力發電的現狀
　　我國的風力發電始于20世紀50年代后期，在吉林、遼寧、新疆等省建立了單臺容量在10kW以下的小型風力發電場，但其后就處于停滯狀態。直到1986年，在山東榮城建成了我國第一座并網運行的風電場后，從此并網運行的風電場建設進入了探索和示范階段，但其特點是規模和單機容量均較小。到1990年已建成4座并網型風電場，總裝機容量為4.215MW，其最大單機容量為200kW。在此基礎上，風力發電從1991年起開始步入了逐步推廣階段，到1995年，全國共建成了5座并網型風電場，裝機總容量為36.1MW，最大單機容量為500kW。1996年后，風力發電進入了擴大建設規模的階段，其特點是風電場規模和裝機容量均較大，最大單機容量為1500kW。據中國風能協會最新統計，2007年中國除臺灣省外新增風電機組3，144臺。與2006年相比，2007年當年新增裝機增長率為145.8%，累計裝機增長率為126.6%。2007年中國除臺灣省外累計風電機組6，458臺，裝機容量5，890MW。
　　各種風力發電機的優缺點
　　風力發電機組主要由兩大部分組成：
　　風力機部分??它將風能轉換為機械能；
　　發電機部分??它將機械能轉換為電能。
　　根據風機這兩大部分采用的不同結構類型、以及它們分別采用的技術方案的不同特征，再加上它們的不同組合，風力發電機組可以有多種多樣的分類。
　　（1）按照功率傳遞的機械連接方式的不同，可分為“有齒輪箱型風機”和無齒輪箱的“直驅型風機”。
　　有齒輪箱型風機的槳葉通過齒輪箱及其高速軸及萬能彈性聯軸節將轉矩傳遞到發電機的傳動軸，聯軸節具有很好的吸收阻尼和震動的特性，可吸收適量的徑向、軸向和一定角度的偏移，并且聯軸器可阻止機械裝置的過載。
　　而直驅型風機則另辟蹊徑，配合采用了多項先進技術，槳葉的轉矩可以不通過齒輪箱增速而直接傳遞到發電機的傳動軸，使風機發出的電能同樣能并網輸出。這樣的設計簡化了裝置的結構，減少了故障幾率，優點很多，現多用于大型機組上。
　　（2）根據按槳葉接受風能的功率調節方式可分為：
　　“定槳距（失速型）機組”??槳葉與輪轂的連接是固定的。當風速變化時，槳葉的迎風角度不能隨之變化。由于定槳距（失速型）機組結構簡單、性能可靠，在20年來的風能開發利用中一直占據主導地位。
　　“變槳距機組”??葉片可以繞葉片中心軸旋轉，使葉片攻角可在一定范圍內（一般0-90度）調節變化，其性能比定槳距型提高許多，但結構也趨于復雜，現多用于大型機組上。
　　（3）按照葉輪轉速是否恒定可分為：
　　“恒速風力發電機組”??設計簡單可靠，造價低，維護量少，直接并網；缺點是：氣動效率低，結構載荷高，給電網造成電網波動，從電網吸收無功功率。
　　“變速風力發電機組”??氣動效率高，機械應力小，功率波動小，成本效率高，支撐結構輕。缺點是：功率對電壓降敏感，電氣設備的價格較高，維護量大。現常用于大容量的主力機型。
　　（4）根據風力發電機組的發電機類型分類，可分為兩大類：
　　“異步發電機型”“同步發電機型”
　　只要選用適當的變流裝置，它們都可以用于變速運行風機。
　　異步發電機按其轉子結構不同又可分為：
　　（a）籠型異步發電機??轉子為籠型。由于結構簡單可靠、廉價、易于接入電網，而在小、中型機組中得到大量的使用；
　　（b）繞線式雙饋異步發電機??轉子為線繞型。定子與電網直接連接輸送電能，同時繞線式轉子也經過變頻器控制向電網輸送有功或無功功率。
　　同步發電機型按其產生旋轉磁場的磁極的類型又可分為：
　　（a）電勵磁同步發電機??轉子為線繞凸極式磁極，由外接直流電流激磁來產生磁場。
　　（b）永磁同步發電機??轉子為鐵氧體材料制造的永磁體磁極，通常為低速多極式，不用外界激磁，簡化了發電機結構，因而具有多種優勢。二、相關風力發電控制技術
　　隨著經濟節約型社會的逐步推進，風能作為清潔的可再生能源，實現風力發電也越來越受到人們關注。然而面對風況的可變性（鋒速的大小、方向的隨機性）以及風電場中風力發電機組布置的分散性，要實現風電低成本、超大規模開發利用，作為其可靠、高效運行的關鍵技術，控制技術需要進行不斷地改進，并具有廣闊的研究前景。