华体会体育此外,当电网中并入的风力发电容量达到一定程度,会引起电压不稳定,特别当电网发生短时故障时,电压突降,风力发电机组无法向电网输送能量,最终由于保护动作切出电网。在风能占较大比重的电网中,风力发电机组的突然切出会导致电网不稳定。因此,用合理的方法使风力发电机组的电功率平稳具有非常重要的意义。风力发电对电网的不利影响可以运用储能技术来改善。文献提出使用超导储能技术使风力发电机组输出电压和频率稳定。超导储能系统SMES ( supercon2ducting magnetic energy storage systems)代表了柔流输电的新技术方向,能吸收或者发出有功和( supercon2ducting magnetic energy storage systems)代表了柔流输电的新技术方向,能吸收或者发出有功和无功功率来快速响应电力系统需要。另外,飞轮储能技术发展较为成熟,并具有使用寿命长、功率密度和储能密度高、基本上不受充放电次数的限制、安装维护方便、对环境无危害等优点,因此,飞轮储能技术受到风力发电研究人员的重视。

　　风电场建设应注意解决的主要问题包括:①加强风能资源的区域勘察及重点风能调查。风力资源的优劣直接影响风力发电量,从而影响发电成本。在同样条件下年均风速6m/ s的风电场发电成本比615m/ s的下降8 %左右, 715m/ s的下降14 %左右,8m/ s的下降近30 %。因此,认真作好风能资源的勘察非常重要。②风电场场址选择。一般需要综合考虑建设区内风资源类别、交通路况、建设区内有否鸟类迁徙路线或者鸟类迁徙目的地、周边建筑物分布及电网构成等因素。③复杂地形条件下,风流风向的分布分析及风机的选点和选型。④风电场建设的工程设计和施工。

　　自然风速的大小和方向是随机变化的,风能具有不稳定性。如何使风力发电机的输出功率稳定是风力发电技术的一个重要的问题。迄今为止研究人员已提出了多种改善风电质量的方法。如上所述,采用变速控制技术可以利用风轮的转动惯量平滑输出功率。但是由于变速风力发电机组采用电力电子装置,当它将电能输送给电网时会产生电力谐波并使功率因素恶化。因此,为了满足在变速控制过程中良好的动态特性,并能使发电机向电网提供高品质的电能,发电机和电网之间的电力电子接口应实现以下功能:①在发电机和电网上产生尽可能低的谐波电流;②具有单位功率因素或可控制的功率因素;③使发电机输出电压适应电网电压的变化;④向电网输出稳定的功率;⑤发电机电磁转矩可控。

　　目前,风力机的桨叶叶型多采用美国空军的标准系列叶型NACA系列或63系列,此种叶型具有较好的动力性能,但是,由于风轮的工况与飞机机翼的工况不同,风轮上的风速分布不均匀,造成风轮的径向受力不均。风轮在旋转过程中,当转到上方与下方时,受力不同,交复变化,以及风速风况的不稳定等,是引起风力机振动的主要原因;而叶尖处的空气扰动是产生噪音的主要原因。降低上述因素的不利影响将是风电界技术人员深入探讨的课题。

　　由于1973年的石油危机，美国，西欧等发达国际为寻求替代化石燃料的能源，投入大量经费，研制现代风力发电机组，80年代开始建立示范风电场，到了90年代《京都议定书》的议定，更加促使了风电产业的发展。

　　在美国的50个州中，大约有30个州开始利用风能资源，2004年美国风力发电的总装机容量已经超过6740MW，可满足160万个美国中等家庭的日常用电需求。而到2006年这一数字发展到11603兆瓦，满足290万家庭用电。美国对于风电产业制定了一系列的法规和优惠政策，保持了美国风力发电总量的稳定增长，到2020年，美国风力发电的装机容量将达到100000MW，占其全国供电总量的6%以上。到2030年，风能将保证国家20%的电力需求。洛杉矶附近的特哈查比风电场，装机容量超过50万千瓦年发电量为14亿千瓦是世界上最大的风力发电厂之一。

　　在机械方面,通过结构动力学的研究,改进设计,避免或减少由于风的波动而引起的有害机械负荷,减少部件所受的应力,从而减轻有关部件及机组整体的重量,进一步降低成本。改进机械结构的另一个动向是采用新型整体式驱动系统,集主传动轴、齿轮箱和偏航系统为一体,这样就减少了零部件数目,同时增强了传动系统的刚性和强度,降低了安装、维护和保养的费用。

　　人类利用风能的历史可以追溯到公元前，我国是世界上最早利用风能的国家之一。公元前数世纪我国人民就利用风力提水、灌溉、磨面和利用风帆推动船舶前进。东汉刘熙在《释书》一书中曾写“帆泛也，随风张幔曰帆”，表明中国1800年前已开始利用风帆驾船。可是数千年来，风能技术发展缓慢，没有引起人们足够的重视。但自从1973年世界石油发生危机，在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下，风能作为新能源的一部分才重新有了长足的发展。风能作为一种无污染和可再生的新能源有着巨大的发展潜力，特别是随着人们环保意识的增强，可再生资源的利用日益引起人们的关注，现在人们感兴趣的是如何利用风来发电，充分开发利用风力资源。特别是在建设风电场的前期，要对风资源进行分析，对风速、风向、风速标准偏差、气温、大气压等进行数据采集，然后对所采集的数据进行系统地评估、分析，确定是否具有较好的可供开发的风能资源，从而更好的利用风力资源。

　　由于空气动力学的不确定性和发电机、电力电子装置模型的复杂性,风力发电系统模型的确定很困难。从已列出的那些可能影响风力发电机组性能的误差源和不确定性因素中,由于雷诺数的变化会引起5 %的功率误差,由于叶片上的沉积物和下雨可造成20 %的功率变化,其他诸如老化、大气条件和电网等因素,在机组的能量转换过程中引起不同程度的变化。因此,风力发电系统具有很强的非线性和不确定性,以及多干扰等特点,所有基于某些有效系统模型的控制也仅适合于某个特定的系统和一定的工作周期。另外,风力发电机组通常布置在风力资源丰富的地区,如海岛和边远地区甚至海上,要求能够无人值班运行和远程监控,这就对风力发电机组的控制系统可靠性提出了很高的要求。建议采用自适应控制器,以改善风力发电机组在较大运行范围中功率系数的衰减特性。在自适应控制器中,通过测量系统的输入输出值,实时估计出控制过程中的参数,因此控制器中的增益是可调节的。在遇到干扰和电网不稳定时自适应控制器比PI控制器有许多优点,但实时参数的估计是其一个主要的缺点,因为它需要耗费大量的时间。自适应控制器还需要一个参考模型,而建立一个精确的参考模型是相当困难的。由于模糊控制不需要精确的数学模型,可以高效地综合专家经验知识,具有较好的动态性能和鲁棒性,基于模糊逻辑的智能控制技术最近几年被引入风力发电机组控制领域并受到重视。文献介绍了基于模糊控制和神经网络的智能控制方案,用模糊控制调节电压和功率,用神经网络控制桨距角及预测风轮气动特性。这个方案可以较好的满足最大能量获取、保证可靠运行和提供良好的发电质量的控制目标。但是,由于神经网络调节器是离线训练的,当机组老化或者运行条件变化时,难以较好的实现控制目标,而且对于高精度的控制问题,模糊控制的效果不理想。

　　水平轴风力分为升力型和阻力型。升力型发电机转速快，阻力型则相反。水平轴风力发电机具有随风向改变而转动的特点。小型的机组采用尾舵，而大型机组，一般采用风向传感器来感知风向。

　　垂直轴相对于水平轴结构简化，装置成本低。因为在风向改变时无需对风。但其缺点较水平轴的输出功率低。

　　风能发电就是把风的动能转变成机械动能，再通过转轴将机械动能转变成电力，这就是疯了发电。其原理就是通过风吹动风车叶片，从而使其旋转，再利用轴承转动，进而带动发电机，促使其发电。按照目前的锋利发电技术，速度在3m/s之上的风均能利用。风力发电不需要燃料，不会产生辐射和空气污染。

　　风力发电所需要的装置，称作风力发电机组。这种风力发电机组，大体上可分风轮（包括尾舵）、发电机和铁塔三部分。（大型风力发电站基本上没有尾舵，一般只有小型（包括家用型才会拥有尾舵)风轮是吧风的动能转变为机械能的重要部件，它由两只(或更多只)螺旋桨形的叶轮组成。当风吹向浆叶时，桨叶上产生气动力驱动风轮转动。由于风轮的转速比较低，而且风力的大小和方向经常变化着，这又使转速不稳定；所以，在带动发电机之前，还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速的齿轮变速箱，再加一个调速机构使转速保持稳定，然后再联接到发电机上。为保持风轮始终对准风向以获得最大的功率，还需在风轮的后面装一个类似风向标的尾舵。

　　刚刚过去的日本核泄漏事件，使得日本政府开始减轻对核能发电的依赖，因而促使了风电产业的加快发展。当然在此之前日本也从未放松对于风电产业的开发发展，由于政策优惠，现在日本的风电总装机容量达到3000MW。而日本政府也提出到2030年日本风力发电能力达到11800MW的心目标。

　　最近几年，欧洲风能发电能力大大增加。在2010年底，欧盟5%的电力供应来自风能发电。德国是欧盟风能发电第一大国，总装机容量达到25777兆瓦，西班牙，意大利分列二三。英国作为欧盟第五大风能发电国际，准备在今后十年投资1150亿欧元在北海建设风能发电。法国现有风能发电总装机容量达到4492兆瓦。在某些程度上，风能已成为发电技术的主流。据欧洲风能协会统计，在过去二年内，欧盟设置的风能能力已超过其他任何的发电技术。

　　这种机组是法国G.J.M达里厄于19世纪30年代发明。达里厄式风轮是一种升力装置，它的启动力矩低，但是尖速比高，在成本及风轮质量一定的情况下，有较高的功率输出。

　　这种发电机组是在电子技术的发展下应运而生的，其应用越来越广。这种技术不过分依赖蓄电池的容量，而是从励磁系统入手，对励磁电流加以适当的控制，从而达到输出一个恒频电能的目的。其优势在于，交流励磁的频率是可调的，这样当原动机的转速不定时，适当调节励磁电流的频率，就可以满足输出恒频电能的目的。由于电子电力元器件的容量越来越大，所以双馈发电机组的励磁系统的课调节能力也越来越强，这使得其单机容量得以提高。虽然，部分理论还在完善中，但是双馈反应发电机的广泛应用这一趋势会越来越明显。

　　铁塔是支承风轮、尾舵和发电机的构架。它一般修建得比较高，为的是获得较大的和较均匀的风力，又要有足够的强度。铁塔高度视地面障碍物对风速影响的情况，以及风轮的直径大小而定，一般在6-20米范围内

　　发电机的作用，是把由风轮得到的恒定转速，通过升速传递给发电机构均匀运转，因而把机械能转变为电能。

　　据加拿大风电协会的数字，2005年建安大风电增加装机65.7万千瓦，比2004年得24万几乎增加3倍。自2006年初至11月，建安大风电装机几乎增加两倍，达68.4万千瓦。风电是加拿大正在崛起的行业，2006年加拿大第一次得到风电经济和环境双丰收。风电能创造工作机会，增加农村地区投资，为政府提供税收，帮助加拿大完成清洁空气目标。目前各省政府的目标是到2015年最少增加装机1万千瓦。

　　风力资源（wind energy resources），指大气沿地球表面流动而产生的动能资源，主要供人类利用。由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同，因而引起各地气压的差异，在水平方向高压空气向低压地区流动，即形成风。据估算，全世界的风能总量约1300亿千瓦，中国的风能总量约16亿千瓦。风能资源决定于风能密度和可利用的风能年累积小时数，受地形的影响较大，世界风能资源多集中在沿海和开阔大陆的收缩地带，如美国的加利福尼亚州沿岸和北欧一些国家，中国的东南沿海、内蒙古、新疆和甘肃一带风能资源也很丰富，这些地区适于发展风力发电和风力提水。

　　在空气动力方面最重要的发展是进行新型叶片的翼型设计,以捕获更多的风能。如美国国家可再生能源实验室(NREL)开发了一种新型叶片,试验表明:新型叶片比早期的风力机叶片捕获的风能要大20 %以上。目前,叶片的最大风能利用系数约为0145左右,在叶片翼型的改进上还有较大的发展空间。采用柔性叶片也是一个发展动向,利用新型材料(如新型工程塑料等)进行设计制造,使其对于风况的变化能够改变它们的空气动力型面,从而改善空气动力响应和叶片受力状况,增加可靠性和对风能的捕获量。另外,还在开发新的空气动力控制装置,如叶片上的副翼,它能够简单、有效地限制转子的旋转速度,比机械刹车更可靠,并且费用低。