【正文】 絕。雨林帶較之草地脆弱，草地則較之大草原脆弱?！?物種多樣化問題這一術(shù)語指的是工程建設(shè)地區(qū)的物種數(shù)目。只是移民已絕無可能返回他們原先的土地?！?魚類生存問題修建水庫可以增加魚類繁殖的潛力，但是也由于截斷了魚類的回游通道而破壞了一部分魚類及其它生態(tài)物種的生存?！?淤積問題攔河水庫必須保持設(shè)計庫容，而隨地質(zhì)條件不同，有的水庫“淤積”發(fā)生較快，這就會降低工程的發(fā)電回收效益。而海上油田的開采往往給海洋生態(tài)帶來不可恢復(fù)的破壞。⒉ 減少因開發(fā)一次能源如煤、石油、天然氣，所造成的環(huán)崐問題。每發(fā)1萬kwh的電，消耗約4噸標準煤；；CO2約10噸；；。其對環(huán)境的明顯正面影響為：⒈ 減少向大氣排放粉塵，CONOx、SOx。5. 2 風力發(fā)電與環(huán)境的關(guān)系一．由于風能是一種不消耗礦物燃料的可再能源。風能分布十分廣泛，即使在偏遠地區(qū)，也可進行供電。三、占地面積小 　　風力發(fā)電不需要一個占地面積大的工廠，或高壓電塔進行輸配電?！　≡跉W洲，平均每臺風力發(fā)電機可以創(chuàng)造出三個工作機會，以發(fā)電發(fā)達的國家──丹麥為例，風電工業(yè)的就業(yè)人口約有4000人，是造船業(yè)的3倍；在德國，2001年底共有11,500臺風機，風電就業(yè)人口人口有35,000人；全球風能協(xié)會甚至評估未來全球的風力發(fā)電相關(guān)從業(yè)人口將超過150,000人。二、創(chuàng)造就業(yè)機會　　風力發(fā)電所提供的就業(yè)機會，比其他電力公司所能提供的就業(yè)機會多。根據(jù)《工業(yè)雜志》（Windpower Monthly, Jan 2006）的分析顯示在平均風速7公尺/秒以上時1,000瓦的建造成本已降至1,300美元，這個價格已經(jīng)比瓦斯，煤以及核能便宜了。 一、成本低 風力發(fā)電是透過葉片，利用風能帶動齒輪發(fā)電，只要風速超過3公尺/秒，它便可以開始發(fā)電。⒍ 細化環(huán)境保護措施施工期間,車輛行走、設(shè)備堆放、土方開挖均要對現(xiàn)有環(huán)境及植被形成破壞,應(yīng)加強環(huán)保設(shè)計,制定恢復(fù)方案,確定恢復(fù)時機,以確保環(huán)境保護的效果第五章 風力發(fā)電的特點第五章 風力發(fā)電的特點5. 1 風力發(fā)電的優(yōu)點風力發(fā)電雖然在八零后才開始發(fā)展，但短短的二十年時間，應(yīng)景游樂令人矚目的成績。專業(yè)分工應(yīng)形成流水線。正常情況下,風機混凝土基礎(chǔ)的澆筑順序可以根據(jù)已具備的條件選擇。而首期工程時升壓站、控制樓的建設(shè)周期卻在7～9個月左右。生產(chǎn)控制樓及升壓站區(qū)域應(yīng)優(yōu)先開工。風電場建設(shè)施工安裝階段的道路應(yīng)與風電場規(guī)劃中的永久性道路統(tǒng)一考慮,除滿足施工用建筑機械和建筑用沙石料水泥、鋼筋、木料、混凝土的運輸需求外,還應(yīng)滿足安裝階段大型起吊機械和超長超寬平板拖車的通過,及運輸機艙、葉片、塔筒等的需求?，F(xiàn)場攪拌方式適合工程規(guī)模比較小或工期要求不緊的風電場。現(xiàn)場攪拌方式,不用投入大型攪拌站和混凝土運輸罐車,不受距離限制,但質(zhì)量不穩(wěn)定、攪拌不均勻、生產(chǎn)速度低、勞動強度大,不利于連續(xù)高強度作戰(zhàn),需存料、存水,浪費比較大,對環(huán)境破壞比較大。⒋ 合理選擇混凝土的生產(chǎn)方式風電場風機基礎(chǔ)的混凝土施工中,一般有2 種型式:集中攪拌站式和每個風機位置現(xiàn)場攪拌方式。⒊ 合理安排大型設(shè)備二次搬運塔筒(塔架)一般不要安排二次搬運,其重量和尺寸太大,需要重型的運輸及起重機械。考慮到大量轉(zhuǎn)場的工作量,輔助吊裝機械盡量選用履帶式起重機,可以有效地加快施工速度, 降低勞動強度。若地形坡度較大,宜采用汽車式起重機。相比起來,大噸位履帶起重機具有汽車式起重機所無法達到的臂長、起重力矩、作業(yè)幅度、帶載行駛能力及適應(yīng)惡劣地面的能力等優(yōu)勢,而且自拆裝功能越來越完善,大大縮短了工作準備時間。其優(yōu)點是機動靈活,行駛速度高,轉(zhuǎn)場速度快,適用于流動性大、不固定的作業(yè)場所。缺點是其行走速度較慢,履帶會破壞公路路面, 長距離轉(zhuǎn)場必須拆卸后才可運輸,用平板拖車運輸?shù)竭_工作地點,再進行組裝,因此風電施工應(yīng)盡量選用有自行拆裝系統(tǒng)的履帶式起重機。還可以應(yīng)對風載及風力吹動組件增加的動荷載,保證吊裝工作的安全性。由于風電場地形地貌復(fù)雜多變及風電施工的特殊性,適用的吊裝機械主要是自行式起重機,包括履帶式起重機和汽車式起重機。6. 移動頻繁,步驟重復(fù)風機的獨立布置型式導(dǎo)致風機的施工場區(qū)要頻繁地移動,施工步驟重復(fù),從基礎(chǔ)的定點、開挖,到風機吊裝、調(diào)試、并網(wǎng)發(fā)電,都在不斷地從一個風機位置移動到另一個風機位置,都在一步一步重復(fù)著施工工序和步驟。在總工期的約束下,挖土、墊層施工鋼筋綁扎、模板支護、混凝土澆筑、混凝土養(yǎng)護等形成多個流水線,風電場內(nèi)不斷地重復(fù)著大體積混凝土的施工,單個基礎(chǔ)的連續(xù)澆筑時間需持續(xù)10～40h。在南方,氣候影響主要在夏天雨季和臺風季節(jié),情況相對好一些。風電場場內(nèi)地形地貌也復(fù)雜多變,給施工機械從一個風機位置到另一個風機位置轉(zhuǎn)場帶來很多過程中的困難。3. 施工位置分散,地形復(fù)雜,機械轉(zhuǎn)運困難考慮風機尾流的相互影響, 風機之間的水平距離需達到3~4倍塔高,稍有規(guī)模的風電場占地區(qū)域便有幾平方千米,大型風電場甚至幾十、上百平方千米。2. 設(shè)備笨重,運輸不便, 施工困難當前風電技術(shù)發(fā)展趨勢之一是單機容量不斷增大,世界上主流機型已經(jīng)從2000年的500～1000kW增加到2004年的2～3 MW,2004年底5MW的風機進入試運行階段,并已經(jīng)開始10MW風機的設(shè)計和研制。我國風能資源豐富的地區(qū)主要集中在北部、西北和東北的草原、戈壁灘以及東部、東南部的沿海地帶和島嶼。⒉建立風電場地區(qū)的盛行風向穩(wěn)定；⒊測量和收集（至少二年）預(yù)選風電場的風況特征（包括風速、風向、風頻以及風速沿高度的變化等），以便對場內(nèi)安裝的風力發(fā)電機的發(fā)電量做出精確的估算；⒋對預(yù)選風電場址所在地區(qū)的氣象環(huán)境情況（如溫度、相對濕度、大氣壓力、空氣密度）及特殊氣象情況（如臺風、大風、冰凍、鹽霧、灰沙、雷暴、紊流等）有詳細的觀測數(shù)據(jù)及資料；⒌對風電場地區(qū)的地形、地貌（如表面粗糙度）、障礙物（如建筑物）等有詳細的資料；⒍風電場應(yīng)距公路道路較近，這將關(guān)系到風電設(shè)備的運輸，并進而影響風電場工程費用；⒎風電場應(yīng)距地區(qū)電網(wǎng)較近（這同樣影響風電工程費用），以及風電場送入地區(qū)電力網(wǎng)的最大功率與地區(qū)電力網(wǎng)總?cè)萘康谋壤?，即風電的最大透入率，以便確定風電場風力發(fā)電機組的輸出對公用電力網(wǎng)系統(tǒng)的影響；⒏風電場應(yīng)距居民點有一定的距離，以降低對居民點的影響，主要是噪聲及對電磁波的干擾。第四章 風電場建設(shè)第四章 風電場建設(shè)4. 1 風電場選址規(guī)劃和選擇確定風電場場址時應(yīng)考慮的因素和遵循的原則在國外已經(jīng)有專門的研究報告，我國有關(guān)部門也在進行這方面的工作。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有可任意逼近任何非線性模型的非線性映射能力,利用其自學習和自收斂性可作為自適應(yīng)控制器。模糊控制可將專家的經(jīng)驗和知識用于控制器設(shè)計。這個方案可以較好地滿足最大能量獲取,保證可靠運行和提供良好的發(fā)電質(zhì)量的控制目標。由于模糊控制不需要精確的數(shù)學模型,可以高效地綜合專家經(jīng)驗知識,具有較好的動態(tài)性能和魯棒性,基于模糊邏輯的智能控制技術(shù)最近幾年被引入風力發(fā)電機組控制領(lǐng)域并受到重視。該方法考慮了在線控制器對脈動風速系統(tǒng)建模的實際,為風力機建模和魯棒控制提供了一種新方法。由于風力發(fā)電系統(tǒng)的復(fù)雜性,由各環(huán)節(jié)的機理模型構(gòu)成的整機機理模型與實際相差甚遠,準確的建模應(yīng)在不同風況下進行。采用環(huán)路整形的概念,選擇權(quán)函數(shù)。仿真結(jié)果表明了魯棒控制的優(yōu)越性。以忽略驅(qū)動鏈快動態(tài)及感應(yīng)電機電氣動態(tài)的非線性降階模型為基礎(chǔ)的反饋線性化PI方法和解耦控制,同時比較研究了單環(huán)PI 控制器。針對一個具有不確定模型的變速變槳距的風力發(fā)電系統(tǒng)文獻27提出了一種魯棒控制設(shè)計方法,將包含線性空氣特性、變漿距控制機構(gòu)和柔性傳動鏈動態(tài)的風力發(fā)電系統(tǒng)線性化處理,估計出仍存在的非線性項的上界,將其作為不確定項處理,采用線性H∞控制,實現(xiàn)了風力發(fā)電系統(tǒng)在有建模不確定性條件下的最大風能捕獲。H∞魯棒控制在研究具有強魯棒性的穩(wěn)定控制中占有重要地位,已成為控制論中一個重要分支。此外,H∞控制經(jīng)較簡單的運算便可使系統(tǒng)具有良好的性能。1. 2 H∞控制H∞魯棒控制可直接解決具有建模誤差、參數(shù)不確定和干擾未知系統(tǒng)的控制問題。該系統(tǒng)采用降階模型設(shè)計控制器,控制率的設(shè)計組合了無源性和滑?？刂苾煞N方法,設(shè)計結(jié)果實現(xiàn)了在風速較小時控制風機實現(xiàn)最大風能捕獲、控制代價小、魯棒性好的控制目標。文獻25以力矩為控制信號,采用積分型滑動模控制律,有效地解決了滑動模的切換抖動,該控制方案對不確知的機械摩擦力矩和隨機性變化的空氣動力力矩具有魯棒性。其參數(shù)的合理選擇兼顧考慮了轉(zhuǎn)換效率最優(yōu)和轉(zhuǎn)矩振蕩消除,并且采用發(fā)電機轉(zhuǎn)矩反饋削弱共振幅值。在進行變速運行的雙饋電機風力發(fā)電系統(tǒng)的控制器設(shè)計時,需要妥善解決速跟蹤與轉(zhuǎn)矩平滑之間的關(guān)系。文獻22通過控制逆變器的導(dǎo)通角,使風機系統(tǒng)能夠跟蹤產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩振蕩的轉(zhuǎn)速或風速,這樣不僅可以實現(xiàn)最大風能捕獲,而且通過轉(zhuǎn)速反饋,為轉(zhuǎn)矩振蕩提供足夠的阻尼轉(zhuǎn)矩。風力發(fā)電機工作于正常和失速2種模態(tài),對感應(yīng)發(fā)電機系統(tǒng)以功率相對誤差作為切換面,對2種模態(tài)分別采取不同的滑動模控制結(jié)構(gòu),實現(xiàn)了無差跟蹤和風能最大捕獲。在滿足匹配的條件下,一旦系統(tǒng)的狀態(tài)向量進入切換面后,就被約束在超曲面的子空間中作“滑模”運動?；Ｗ兘Y(jié)構(gòu)控制本質(zhì)上是一種不連續(xù)的開關(guān)型控制。3. 4. 2 風力發(fā)電機組的現(xiàn)代控制技術(shù)使風力發(fā)電系統(tǒng)的控制器具有較強的魯棒性以及良好的動態(tài)品質(zhì),是風力發(fā)電系統(tǒng)研究中一個倍受關(guān)注的問題。⑦抑制可能引起機械共振的頻率。⑥控制代價小。④減少陣風引起的轉(zhuǎn)矩峰值變化，減小風輪的機械應(yīng)力和輸出功率波動。②低風速時跟蹤最優(yōu)葉尖速比，實現(xiàn)最大風能捕獲。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、提供優(yōu)質(zhì)電力、延長機組壽命。（3） 安全保護系統(tǒng)是確保運行過程的安全性與可靠性，主要包括機組發(fā)生故障時進行制動保護、獨立于計算機的安全鏈保護、機器本身保護、接地保護以及防雷擊保護等。（1） 正常的運行控制包括風力發(fā)電機的自動啟動并網(wǎng)，變槳距，發(fā)電機加熱，自動偏航對風，液壓油泵自動啟停，齒輪油泵自動啟停，自動偏航解纜，自動停機。這種方式的風力發(fā)電機群,已在瑞典的Nassudden風力發(fā)電場安裝運行,在風電設(shè)備壽命期終了后,有效材料可再生利用。另外,由于變頻器中整流與逆變部分的分離,提高了風電場的經(jīng)濟整體效益及運行可靠性。在風力發(fā)電場的幾臺發(fā)電機中,每臺電機的電樞繞組輸出端只設(shè)置AC/DC整流器,通過直流母線實現(xiàn)所并聯(lián)發(fā)電機的同步變速運行,再由風電場中的公用逆變器把直流母線中的電源轉(zhuǎn)變成電壓頻率、幅值及相位與電網(wǎng)一致的交流電源進行傳輸,公用逆變器的容量為所有發(fā)電機AC/DC整流器容量總和,可做到4050MW。圖35 用變頻器進行無刷勵磁 3. 3. 4 國外風力發(fā)電機組的結(jié)構(gòu)和特點國外的風電機組和變頻器技術(shù)起步較早,技術(shù)較國內(nèi)先進,風力發(fā)電機單機容量已能生產(chǎn)5MW機組,變頻器容量也做得較大。通過改變變頻器對勵磁機輸出電壓的相位、幅值和頻率, 便可達到發(fā)電機實現(xiàn)變速恒頻恒壓運行的目的。發(fā)電機由2臺同軸連接的繞線轉(zhuǎn)子異步電機組成,見圖35（a）,一臺為發(fā)電機,另一臺為勵磁機。除有刷勵磁方式外,還有無刷勵磁的風力發(fā)電機方式。通過控制變頻器對發(fā)電機轉(zhuǎn)子回路輸出的三相交流低頻電壓的相位、幅值及頻率,來達到發(fā)電機變速恒頻恒壓以達到聯(lián)網(wǎng)運行的目的。圖34是有刷勵磁方式。若采用鼠籠型異步發(fā)電機,變頻器相當于眾所周知的異步電機傳動系統(tǒng)中所用變頻器的可逆運行若采用永磁同步發(fā)電機,使電機連同變頻器及變壓器即構(gòu)成一臺無換向器的發(fā)電機。由于風力機的機械旋轉(zhuǎn)角頻率遠低于電網(wǎng)工頻角頻率,為減輕發(fā)電機的重量,以及變頻器中直流環(huán)節(jié)的紋波系數(shù),可以在風力機與發(fā)電機之間設(shè)置增速用齒輪箱。這種方式的最大優(yōu)點是發(fā)電機的變速范圍寬,適用風力變化較大的環(huán)境能力強,而且維護簡便。風電機組通過全額定值變頻器和變壓器與高壓電網(wǎng)相聯(lián),變頻器將風電機組輸出的總是在不停變化交流電壓,首先變換成直流,再逆變成電壓頻率和幅值及相位與電網(wǎng)一致的交流電源電壓。大型風力發(fā)電機組必須通過聯(lián)網(wǎng)運行,并將風電機組輸出的電壓和頻率變?yōu)殡娋W(wǎng)的恒定電壓和頻率加以傳輸,目前一般采用全額定值變換原理。為降低單位千瓦造價，節(jié)省風電場使用面積，加快風電場建設(shè)速度，提高風電經(jīng)濟效益，許多風電廠商致力于提高單機容量。風力發(fā)電場是目前世界上風力發(fā)電并網(wǎng)運行方式的基本形式,即在風能資源良好的地區(qū),將幾十臺、幾百臺甚至幾千臺單機容量從數(shù)十千瓦、數(shù)百千瓦直至兆瓦級以上的風力發(fā)電機組按一定的陣列布局方式成群安裝而組成的風力發(fā)電機群體,有利于風能的充分、高效率利用。10 kW 以上直至MW級的風力發(fā)電機組皆可采用這種運行方式。⒉并網(wǎng)運行方式并網(wǎng)運行方式,就是采用風力發(fā)電機與電網(wǎng)連接,由電網(wǎng)輸送電能的方式。這種方式的缺點是在無風期不能發(fā)供電,為了克服這一缺點,可配備少量蓄電池來保證不能斷電的設(shè)備在無風期間內(nèi)從蓄電池獲得電能,同時為保證獨立運行的離網(wǎng)則風力發(fā)電機組能連續(xù)可靠地供電,解決風力發(fā)電受自然條件限制的影響。3. 3. 2 風電機組運行方式⒈獨立運行方式獨立運行的風力發(fā)電機組,又稱離網(wǎng)型風力發(fā)電機組,是把風力發(fā)電機組輸出的電能經(jīng)蓄電池蓄能,再供應(yīng)用戶使用。并在國際合作和引進國外機組的條件下，已在新疆、內(nèi)蒙古等區(qū)建立了14個風力發(fā)電試驗場，安裝大、中型風力發(fā)電機組多臺。目前正在研制50～200kW大、中型風力發(fā)電機組。近代風力發(fā)電在我國起步較晚，前些年主要是建設(shè)小型風力發(fā)電機（10kW以下）。由于控制十分復(fù)雜,現(xiàn)在普遍采用微機控制。風力發(fā)電機組是實現(xiàn)由風能到電能轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵設(shè)備。支撐鐵塔用來支撐和提高轉(zhuǎn)于位置，使回轉(zhuǎn)葉片能接受較大風速（因風速隨高度而升高）?？刂蒲b置包括定向裝置（將轉(zhuǎn)于調(diào)整對準風向）、起動和停機裝置、調(diào)整風力裝置（調(diào)整葉片角度以調(diào)整接受的風力）和保護裝置（在過高風速時停機以及發(fā)電機保護等）。轉(zhuǎn)子上的回轉(zhuǎn)葉片受風力沖動，將風力轉(zhuǎn)變?yōu)榛剞D(zhuǎn)的機械力，通過升速裝置驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。3. 3 風力發(fā)電機組3. 3. 1 總述風力發(fā)電機組主要包括轉(zhuǎn)子（回轉(zhuǎn)葉片等）、升速裝置、發(fā)電機、控制裝置、調(diào)速系統(tǒng)以及支撐鐵塔等。(2)變速恒頻方式,即風力發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速隨