【正文】 調(diào)節(jié)型。通過定槳距失速控制的風力機使發(fā)電機轉(zhuǎn)速保持在恒定的數(shù)值，繼而使風電機并網(wǎng)后定子磁場旋轉(zhuǎn)頻率等于電網(wǎng)頻率，因而轉(zhuǎn)子、風輪的速度變化范圍較小，不能保持在最佳葉尖速比，捕獲風能的效率低。變速恒頻式風力發(fā)電系統(tǒng)，特點是在有效風速范圍內(nèi)，允許發(fā)電機組的運行轉(zhuǎn)速變化，而發(fā)電機定子發(fā)出的交流電能的頻率恒定。通常該類風力發(fā)電系統(tǒng)中的發(fā)電機組為雙饋感應(yīng)式異步發(fā)電機組。雙饋感應(yīng)式發(fā)電機結(jié)合了同步發(fā)電機和異步發(fā)電機的特點。這種發(fā)電機的定子和轉(zhuǎn)子都可以和電網(wǎng)交換功率，雙饋因此而得名。雙饋感應(yīng)式發(fā)電機，一般都采用升級齒輪箱將風輪的轉(zhuǎn)速增加若干倍，傳遞給發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速明顯提高，因而可以采用高速發(fā)電機，體積小，質(zhì)量輕。雙饋交流器的容量僅與發(fā)電機的轉(zhuǎn)差容量相關(guān)，效率高、價格低廉。這種方案的缺點是升速輪箱價格貴，噪聲大、易疲勞損壞。變速變頻式風力發(fā)電系統(tǒng)，特點是在有效風速范圍內(nèi)，發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速和發(fā)電機組定子側(cè)產(chǎn)生的交流電能的頻率都是變化的。因此，此類風力 需要在定子側(cè)串聯(lián)電力變流裝置才能實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)運行。通常該類風力發(fā)電系統(tǒng)中的發(fā)電機組為永磁同步發(fā)電機組。直驅(qū)式風力發(fā)電機組，風輪與發(fā)電機的轉(zhuǎn)子直接耦合，而不經(jīng)過齒輪箱，“直驅(qū)式”因此而得名。由于風輪的轉(zhuǎn)速一般較低，因此只能采用低速的永磁式發(fā)電機。因而無齒輪箱，可靠性高；但采用低速永磁發(fā)電機，體積大，造價高；而且發(fā)電機的全部功率都需要交流器送入電網(wǎng)，變流器的容量大，成本高。如果將電力變流裝置也算作是發(fā)電機組的一部分，只觀察最終送入電網(wǎng)的電能特征，那么直驅(qū)式永磁同步發(fā)電機組也屬于變速恒頻的風力發(fā)電系統(tǒng)。3介紹相關(guān)風力發(fā)電控制技術(shù)，具有不確定性和多干擾等特點。風力發(fā)電控制系統(tǒng)的基本目標分為4個層次：保證可靠運行，獲取最大能量，提供良好電力質(zhì)量，延長機組壽命?？刂葡到y(tǒng)實現(xiàn)以下具體功能:(1)運行風俗范圍內(nèi)，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行。(2)低風速時，跟蹤最優(yōu)葉尖速比，實現(xiàn)最大風能捕獲。(3)高風速時，限制風能捕獲，保持風力發(fā)電機組的額定輸出功率。(4)減少陣風引起的轉(zhuǎn)矩峰值變化，減少風輪機械應(yīng)力和輸出功率波動。(5)控制代價小。不同輸入信號的幅值應(yīng)有限制，比如槳距角的調(diào)節(jié)范圍和變槳距速率有一定限制。(6)抑制可能引起機械共振的頻率。(7)調(diào)節(jié)機組功率，控制電網(wǎng)電壓、頻率穩(wěn)定。除了風輪和發(fā)電機這兩個核心部分，風力發(fā)電機組換包括一些輔助部件，用來安全、高效的利用風能，輸出高質(zhì)量的電能。（1）傳動機構(gòu)雖說用于風力發(fā)電的現(xiàn)代水平軸風力機大多采用高速風輪，但相對于發(fā)電的要求而言，風輪的轉(zhuǎn)速其實并沒有那么高?？紤]到葉片材料的強度和最佳葉尖速必的要求，風輪轉(zhuǎn)速大約是18~33r/min。而常規(guī)發(fā)電機的轉(zhuǎn)速多為800r/min或1500r/min。對于容量較大的風電機組，由于風輪的轉(zhuǎn)速很低，遠達不到發(fā)電機發(fā)電的要求，因而可以通過齒輪箱的增速作用來實現(xiàn)。風力發(fā)電機組中的齒輪箱也稱增速箱。在雙饋式風力發(fā)電機組中，齒輪箱就是一個不可缺少的重要部件。大型風力發(fā)電機的傳動裝置，增速比一般為40~50。這樣，可以減輕發(fā)電機質(zhì)量，從而節(jié)省成本。也有一些采用永磁同步發(fā)電機的風力發(fā)電系統(tǒng)，在設(shè)計時由風輪直接驅(qū)動發(fā)電機的轉(zhuǎn)子，而省去齒輪箱，以減輕質(zhì)量和噪聲。對于小型的風電機組，由于風輪的轉(zhuǎn)速和發(fā)電機的額定轉(zhuǎn)速比較接近，通?？梢詫l(fā)電機的軸直接連到風輪的輪轂。（2）對風系統(tǒng)（偏航系統(tǒng)）自然界的風方向多變。只有讓風垂直地吹向風輪轉(zhuǎn)動面，風力機才能最大限度地獲得風能。為此，常見的水平軸的風力機需要配備調(diào)向系統(tǒng)，使風輪的旋轉(zhuǎn)面經(jīng)常對準風向。對于小容量風力發(fā)電機組，往往在風輪后面裝一個類似風向標的尾舵，來實現(xiàn)對風功能。對于容量較大的風力發(fā)電機組，通常配有專門的對風裝置——偏航系統(tǒng)，一般由風向傳感器和伺服電動機組合而成。大型機組都采用主動偏航系統(tǒng)，即采用電力或液壓拖動來完成對風動作，偏航方式通常采用齒輪驅(qū)動。一般大型風力機在機艙后面的頂部有兩個互相獨立的傳感器。當風向發(fā)生改變時，風向標登記這個方位，并傳遞信號到控制器，然后控制器控制偏航系統(tǒng)轉(zhuǎn)動機艙。（3）限速裝置風輪轉(zhuǎn)速和功率隨著風速的提高而增加，風速過高會導(dǎo)致風輪轉(zhuǎn)速過高和發(fā)電機超負荷，危及風力發(fā)電機組的運行安全。限速安全機構(gòu)的作用是使風輪單位轉(zhuǎn)速在一定的風速范圍內(nèi)基本保持不變。（4）液壓制動裝置機組的液壓系統(tǒng)用于偏航系統(tǒng)剎車、機械剎車盤驅(qū)動，當風速過高時使風輪停轉(zhuǎn)，保證強風下風電機組安全。機組正常時，需維持額定壓力區(qū)間運行。液壓泵控制液壓系統(tǒng)壓力，當壓力下降至設(shè)定值后，啟動油泵運行，當壓力升高至某設(shè)定值后，停泵。4風力發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢的展望風力發(fā)電技術(shù)是目前可再生能源利用中技術(shù)最成熟的、最具商業(yè)化發(fā)展前景的利用方式，也是本世紀最具規(guī)模開發(fā)前景的新能源之一合理利用風能，既可減少環(huán)境污染，有可減輕目前越來越大的能源短缺給人類帶來的壓力。未來風力發(fā)電技術(shù)將向著以下幾個方向發(fā)展。（1）單機容量大。主流的新增風力機的單機容量將從750KW~。目前世界上單機容量最大的風機，為5MW風力發(fā)電機，海上風力發(fā)電的6MW風電機組也已研制成功。（2）風電場規(guī)模增大。將從10MW級向100MW、1000MW級發(fā)展。（3）從陸地向海上發(fā)展。（4）生產(chǎn)成本進一步降低。據(jù)專家們測估，全球可利用的風能資源為200億千瓦，約是可利用水力資源的10倍。如果利用1%的風能能量，可產(chǎn)生世界現(xiàn)有發(fā)電總量8%~9%的電量?！帮L力12”、歐洲風能聯(lián)合會、能源和發(fā)展論壇以綠色和平組織于2002年聯(lián)合發(fā)表了一篇報告，以上述估計值作為基礎(chǔ)，制定了風能的目標：到2020年，風力發(fā)電將占到全球發(fā)電總量的12%。為了達到這個目標，需要建立總?cè)萘看蠹s為1260GW的風能裝置，每年可發(fā)電3000TWh左右。這相當于現(xiàn)在歐盟的用電量。世界風能協(xié)會預(yù)計，從世界范圍來看，預(yù)計2020年，風電裝機容量會達到1231GW。年發(fā)電量相當于屆時世界電力需求的12%，與上述報告的結(jié)論一致。風電會向滿足世界20%電力需求的方向發(fā)展，相當于今天的水電，有研究顯示到2040年大致可以實現(xiàn)這一目標。屆時將創(chuàng)造179萬個就業(yè)機會，風電成本下降40%，減少排放100多億噸二氧化碳。因此，在建設(shè)資源節(jié)約型社會的國度里，風力發(fā)電已不再是無足輕重的補充能源，而是最具有商業(yè)化發(fā)展前景的新興能源產(chǎn)業(yè)。