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随着现代工业的飞速发展，人类对能源的需求明显增加，而地球上可利用的常规能源日趋匮乏。为实现能源的持续发展，世界各国都开始开发新能源和可再生能源。欧盟计划到2010年新能源提供的电力比重从目前的13%提高到22%。而我国到2010年电力规划中，煤电占80%，水电占近15%，风电等可再生能源只占0.4%，与世界能源消费的主流方向有很大的偏离。

 

我国煤炭可采储量为1390亿，按去年的消费量的两番计算，仅能维持20年；我国水能经济可开发量为3.9亿MW，即使全部开发利用也无法解决我国的电力短缺问题；据中国气象科学研究院测算，我国实际可供开发的陆地风能资源总储量有2.53亿kW，近期具备开发条件的风电场约有50个，分布在全国16个省,市，自治区，而且风力发电具有无污染、施工周期短、投资灵活、占地少、造价低等显著优势。综合资源、技术、经济、环保各因素，风力发电是解决我国电力和能源紧缺的重要战略选择。

 

近年来，风力发电在国际、国内得到了长足发展。据国际能源署预测，2020年风电总装机1.12亿kW，其发电量占世界总发电量的1%。我国并网风电场总装机容量2004年达56.7万kW，预计到2020年，总装机容量达2000万kW，占全国发电量的1%。

风力发电的高速增长得益于风电技术的成熟。目前500kW，600kW，750K的风电机组已达到商业化生产水平，成为当前世界风力发电已装机机型中的主力军。而更大、性能更好的机组也已研制成功并投入试运行。新的风电机组采用了新材料和新的控制技术，有效地改善并提高了风力发电的效率和可靠性。

 

 

到2004年底，全球风力发电装机容量已达到47317kW，比2003年增长了20%，风力发电占全球电力供应的0.5%以上。目前全世界风电工业规模已经超过了120亿美元，预计到2020年可望达到1200亿美元。

 

欧洲是全世界风力发电发展速度最快、装机最多的地区。2004年底欧洲地区累计风电装机容量3420kW，约占全球风电总装机容量的72%。风电累计装机容量居前三位的国家依次是：德国（16629MW） 、西班牙（8263MW） 和美国（6740MW）。亚洲地区风力发电与其相比还比较缓慢，截止到2004年底，我国建成风电场43座，累计运行风力发电机组1291台，总容量达1291台，排在印度、日本之后，居亚洲第三世界风电技术发展趋势。

 

1．1 世界风电技术发展趋势

 

现代风力发电技术面临的挑战及发展趋势主要在于如何进一步提高效率、提高可靠性和降低成本这三方面。提高风电系统效率的方法一般有：增大单机容量和变速恒频发电。

 

作为提高风能利用率和发电效益的有效途径，风力发电机单机容量不断向大型化发展。兆瓦级风力机逐步成为国际风电市场上的主流产品。

1997年以前，全球兆瓦级机组市场份额还不到10%，2002年则达到62.1%，2003年全球安装的风电机组平均单机容量达到1.2MW。美国已经研制成功7MW风力机，而英国正在研制10MW的巨型风力机。

 

与定速恒频风力机组相比，变速恒频风力机组可在风速低于额定风速时，通过调节发电机转子转速，尽可能大地捕获风能，同时稳定发电机输出电能的频率；在风速高于额定风速时通过变桨距保持额定发电功率，仍可捕获“最大”能量。

另外，直驱式无齿轮风力发电机由于机械效率极高，引起国内外研究人员的极大兴趣。德国、美国、丹麦都是在该技术领域发展较为领先的国家，其中德国西门子公司开发的直驱式无齿轮同步发电机被安装在世界最大的挪威风力发电场，据称效率达98%。

提高系统可靠性方面，需要考虑的主要因素有：变桨矩技术，叶片、齿轮箱和发电机等关键部件设计技术，以及风电系统的控制与监控技术。

 

变桨距机组可以减小风机桨叶的机械应力，提高风机寿命，正在逐渐地淘汰定桨矩风电机组。叶片、齿轮箱、发电机等关键部件不断在可靠性、大型化等方面取得进步：基于空气动力学及商用软件的设计优化使叶片叶型趋于成熟，新材料新结构的桨叶也不时出现。控制与监控技术不断完善，包括先进控制方法的应用、快速无冲击并网技术、远程监控技术、独立桨叶控制技术、孤立风机或弱电网运行技术以及风电与光伏混合控制技术等。

 

风电成本的降低主要体现在机械成本上。风电系统中，机械成本约占总成本的80%以上。随着材料、安装、电力电子器件等成本的降低，世界主要风电场的风电上网价格已经由30年代早期的38美分/kWh初降至2003年初的4美分/kWh左右，预计到2010年，世界风电平均发电成本将降至2.6美分/kWh左右。

 

 

国外风电企业起步较早，一般以独资或合资方式运行。为了降低成本和提高市场竞争能力，风电机组沿着增大单机容量、减轻单位千瓦重量、提高转换效率的方向发展。上世纪末，风电机组主流规格在欧洲到2002年前后，主流机型已经达到1.5MW以上,兆瓦级以下，失速型机组在当今的大型风电机市场上仍占据相当的份额。随着机组大型化的发展，兆瓦级以上的机组技术普遍采用了变桨变速的先进技术。