【正文】 上裝機(jī)容量 萬 kW，新增海上風(fēng)電機(jī)組 224 臺(tái)，最小單機(jī)功率為 2MW，最大裝機(jī)功率 5MW。 1979 年上半年，美國(guó)在北卡羅來納州的藍(lán)嶺山，又建成了一座世界上最大的發(fā)電用的風(fēng)車。由于這個(gè)丘陵地區(qū)的平均風(fēng)力時(shí)速只有 29公里，因此風(fēng)車不能全部運(yùn)動(dòng)。 今年一季度，我國(guó)風(fēng)力發(fā)電量達(dá)到 188億千瓦時(shí)，增長(zhǎng) %。經(jīng)過 30 多年、尤其是 “ 十一五 ” 的快速發(fā)展，我國(guó)風(fēng)電 取得了輝煌成就，目前，我國(guó)已成為世界第一風(fēng)電大國(guó)。 國(guó)家能源局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，今年一季度，我國(guó)風(fēng)力發(fā)電量達(dá)到 188億千瓦時(shí)，增長(zhǎng) %，增速居各大能源發(fā)電之首。 ” 國(guó)家能源局可再生能源司副司長(zhǎng)史立山分析。 一季度風(fēng)電發(fā)展與 “ 十一五 ” 風(fēng)電高速發(fā)展趨勢(shì)不謀而合。截至 2021年底，我國(guó)風(fēng) 電總裝機(jī)容量已經(jīng)超過 4000萬千瓦，已居世界第一位。 ” 神華國(guó)華能源投資公司董事長(zhǎng)解建寧指出， “ 十一五 ” 時(shí)期，我國(guó)陸續(xù)出臺(tái)了《可再生能源法》及《關(guān)于風(fēng)電建設(shè)管理有關(guān)要求的通知》、《可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》等一系列配套政策和實(shí)施細(xì)則，這些政策為風(fēng)電長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展提供了 法律 保障。 華能新能源股份有限公司執(zhí)行董事兼副總經(jīng)理何焱指出，在巨大市場(chǎng)需求的推動(dòng)下，我國(guó)風(fēng)電裝備制造業(yè)已經(jīng)成為具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)之一，部分風(fēng)電機(jī)組制造企業(yè)進(jìn)入全球前十強(qiáng)，國(guó)內(nèi)制造商已經(jīng)占據(jù)中國(guó)市場(chǎng)份額的 85%以上，龍?jiān)础⒋筇菩履茉醇叭A能新能源等三家風(fēng)力發(fā)電運(yùn)營(yíng)商位列全球前十。我國(guó)企業(yè)在機(jī)組適應(yīng)我國(guó)特殊環(huán)境和風(fēng)況條件方面進(jìn)行的大量創(chuàng)新，以及我國(guó)企業(yè)自主設(shè)計(jì)和開發(fā)的多兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組下線 和運(yùn)行，都充分證明了我國(guó)的風(fēng)電技術(shù)已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。 快速增長(zhǎng)之后 ,行業(yè)和政府都已意識(shí)到 ,風(fēng)電發(fā)展將進(jìn)入轉(zhuǎn)型和理性發(fā)展時(shí)期 ,在政策層面將不再一味發(fā)展大型風(fēng)電基地 ,分散式開發(fā)和海上風(fēng)電將成為下一步熱點(diǎn)。他表示 ,這并不意味著就放棄原來的大基地路線 ,而是 “ 兩條腿走路 ”, 讓企業(yè)不要只關(guān)注大基地建設(shè)而是將眼光放在全國(guó) ,如云南、安徽、湖北、湖南、江西、山東、山西等。中國(guó)的《可再生能源法》規(guī)定了電力企業(yè)中可再生能源應(yīng)該占一定比重。此外，我們還希望能夠在核能和太陽能等可再生能源領(lǐng)域有更多的發(fā)展。 由 于風(fēng)能 是清潔能源，對(duì)環(huán)境無污染，又由于我們國(guó)家地形復(fù)雜，人口又多，居住分散，對(duì)于電網(wǎng)涉及不到的地區(qū)，特殊行業(yè)，可以補(bǔ)充大電網(wǎng)的缺陷，起到拾遺補(bǔ)缺的作用 。 風(fēng)力發(fā)電是可再生的綠色能源，發(fā)電過程不產(chǎn)生任何污染物，風(fēng)能利用作為朝陽產(chǎn)業(yè)充滿了巨大的商機(jī)和經(jīng)濟(jì)效益 。除此之外，風(fēng)能資源非常豐富，取之不盡，用之不竭。 “ 乘風(fēng)計(jì) 劃 ” 不僅會(huì)大大促進(jìn)我國(guó)風(fēng)電事業(yè)的發(fā)展，而且對(duì)減排有害污染物，促進(jìn)環(huán)境的改善有著重要意義。為此 ,大力發(fā)展風(fēng)電和快速提高風(fēng)電設(shè)備制造技術(shù)水平是我國(guó)能源建設(shè)的當(dāng)務(wù)之急。按照國(guó)家規(guī)劃，未來 15 年，全國(guó)風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)到 2021 萬至 3000 萬千瓦。 中國(guó)風(fēng)力等新能源發(fā)電行業(yè)的發(fā)展前景十分廣闊，預(yù)計(jì)未來很長(zhǎng)一段時(shí)間都將保持高速發(fā)展，同時(shí)盈利能力也 將隨著技術(shù)的逐漸成熟穩(wěn)步提升。 風(fēng)電發(fā)展到目前階段，其性價(jià)比正在形成與煤電、水電的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。隨著中國(guó)風(fēng)電裝機(jī)的國(guó)產(chǎn)化和發(fā)電的規(guī)?；?，風(fēng)電成本可望再降。 1． 3 風(fēng)力發(fā)電原理 把風(fēng)的 動(dòng)能 轉(zhuǎn)變成機(jī)械動(dòng)能，再把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電力動(dòng)能，這就是風(fēng)力發(fā)電。依據(jù)目前的風(fēng)車技術(shù)，大約是每秒三米的微風(fēng)速度（微風(fēng)的程度），便可以開始發(fā)電。 風(fēng)力發(fā)電所需要的裝置，稱作 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 。（大型風(fēng)力發(fā)電站基本上沒有尾舵，一般只有小型（包括家用型）才會(huì)擁有尾舵） 。當(dāng)風(fēng)吹向漿葉時(shí)，槳葉上產(chǎn)生氣動(dòng)力驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。（現(xiàn)在還有一些垂直風(fēng)輪， s 型旋轉(zhuǎn)葉片等，其作用也與常規(guī)螺旋槳型葉片相同） 由于風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速比較低，而且風(fēng)力的大小和方向經(jīng)常變化著，這又使轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定；所以，在帶動(dòng)發(fā)電機(jī)之前，還必須附加一個(gè)把轉(zhuǎn)速提高到發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速的齒輪變速箱，再加一個(gè)調(diào)速機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定，然后再聯(lián)接到發(fā)電機(jī)上。 鐵塔是支承風(fēng)輪、 尾舵和發(fā)電機(jī)的構(gòu)架。鐵塔高度視地面障礙物對(duì)風(fēng)速影響的情況，以及風(fēng)輪的直徑大小而定，一般在 620 米范圍內(nèi)。 風(fēng)力發(fā)電在 芬蘭 、丹麥等 國(guó)家 很流行；中國(guó)也在 西部地區(qū) 大力提倡。風(fēng)力發(fā)電機(jī)由機(jī)頭、轉(zhuǎn)體、尾翼、葉片組成。 9 1． 4 風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu) 風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要風(fēng)輪、傳動(dòng)系統(tǒng)、對(duì)風(fēng)裝置（偏航系統(tǒng)）、液壓系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、控制與安全系統(tǒng)、機(jī)艙、塔架、發(fā)電機(jī)和葉輪組成。 電纜 ： 機(jī)艙內(nèi)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電流通過電纜線進(jìn)入控制柜。 燈 ： 塔架沒有朝外的窗戶，因此塔架內(nèi)的照明很重要。 平臺(tái) ： 塔架內(nèi)有 2 個(gè)或者 3 個(gè)的平臺(tái)供維護(hù)人員休息。 主軸 ： 主軸與齒輪箱連接，葉輪用很大的力使得主 軸轉(zhuǎn)動(dòng)，因此軸必須足夠粗！ 10 偏航軸承 ： 巨大的齒輪環(huán)被安裝再機(jī)艙下部、塔架內(nèi)，齒輪環(huán)與偏航電機(jī)的齒相嚙合，這樣使得機(jī)艙偏航對(duì)風(fēng)。 機(jī)械剎車 ： 當(dāng)風(fēng)機(jī)需要被維修或者例行維護(hù)時(shí)，機(jī)械剎車將葉輪鎖定，使其停止轉(zhuǎn)動(dòng)。 散熱器 ： 發(fā)電機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生熱量，如果溫度過高發(fā)電機(jī)就會(huì)損壞，這就是為什么電機(jī)需要冷卻。 風(fēng)向標(biāo) ： 風(fēng)向標(biāo)隨風(fēng)向擺動(dòng)，他告訴控制系統(tǒng)風(fēng)的方向，計(jì)算機(jī)啟動(dòng)偏航電機(jī)偏航使葉輪對(duì)風(fēng)。 第二章 風(fēng)力機(jī)的相關(guān)理論及本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 上一章中，世界各國(guó)對(duì)于能源的要求伴隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，工業(yè)的發(fā)展在進(jìn)一步的擴(kuò)大中，就目前而言，風(fēng)電行業(yè)迅猛發(fā)展，對(duì)風(fēng)電技術(shù)的研究具有很重要的意義。因此首先要了解風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和風(fēng)力機(jī)的工作原理。 2．風(fēng)電機(jī)的分類 3．風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng) 4. 變槳系統(tǒng)和偏航系統(tǒng)的運(yùn)行原理 2． 1 風(fēng)電機(jī)組的工作原理 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由機(jī)艙、塔架、發(fā)電機(jī)和葉輪組成。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作原理簡(jiǎn)單的說是：風(fēng)的動(dòng)能（即空氣的動(dòng)能）轉(zhuǎn)化成發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的動(dòng)能，轉(zhuǎn)子的動(dòng)能又轉(zhuǎn)化成電能。 現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用空氣動(dòng)力學(xué)原理，就像飛機(jī)的機(jī)翼一樣。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪并不能提取風(fēng)的所有功率。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要包含三部分：風(fēng)輪，機(jī)艙和塔桿。 風(fēng)輪葉片由復(fù)合材料制造。比較簡(jiǎn)單的風(fēng)力發(fā)電機(jī)是采用固定速度的，通常采用 2 個(gè)不同的速度 再弱風(fēng)下用低速和再強(qiáng)風(fēng)下用高速。 機(jī)艙上安裝的感測(cè)器探測(cè)風(fēng)向，透過轉(zhuǎn)向機(jī)械裝置令機(jī)艙和風(fēng)輪自動(dòng)的轉(zhuǎn)向，面向來風(fēng)。在風(fēng)電工業(yè)中，配有變速箱的風(fēng)電機(jī)是很普遍的。 設(shè)于塔底的變壓器可以提升發(fā)電機(jī)的電壓到配電網(wǎng)電壓。使用失速調(diào)節(jié)的風(fēng)電機(jī)，超過額定風(fēng)速的強(qiáng)風(fēng)會(huì)導(dǎo)致通過葉片的氣流產(chǎn)生擾流，令風(fēng)輪失速。使用斜角調(diào)節(jié)的風(fēng)電機(jī)每篇葉片能夠以縱向?yàn)檩S而旋轉(zhuǎn)，葉片角度隨著風(fēng)速不同而轉(zhuǎn)變，從而改變風(fēng)輪的空氣動(dòng)力性能。 葉片中嵌入了避雷條，遭到雷擊時(shí)，可以將閃電中的電流引導(dǎo)到地下去。 水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī) 水平軸風(fēng)力機(jī)可分為升力型和阻力型兩類 。 而 升力型 的 風(fēng)電機(jī) 的 旋轉(zhuǎn)速度 比較 快 ， 對(duì)于風(fēng)力發(fā)電 來說 ， 大 多 都會(huì)使 用升力型 的 水平軸風(fēng)電機(jī)。對(duì)于小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，這種對(duì)風(fēng)裝置采用尾舵，而對(duì)于大型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，則利用風(fēng)向傳感元件以及伺服電機(jī)組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的式樣很多，有的具有反轉(zhuǎn)葉片的風(fēng)輪，有的再一個(gè)塔架上安裝多個(gè)風(fēng)輪，以便在輸出功率一定的條件下減少塔架的成本，還有的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)在風(fēng)輪周圍產(chǎn)生漩渦，集中氣流，增加氣流速度。 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)有以下優(yōu)點(diǎn) ： 新型結(jié)構(gòu)形式、微風(fēng)啟動(dòng)、發(fā)電效率高、風(fēng)能利用率高?？墒∪ピ鏊贆C(jī)、簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、提高可靠性、減少傳動(dòng)損耗、減小啟動(dòng)阻力、造價(jià)低、提高使用壽命。發(fā)電機(jī)極數(shù)，槽數(shù)，輸出電壓脈動(dòng)小，波形好，繞組的設(shè)計(jì)時(shí)考慮 到風(fēng)速較低時(shí)能啟動(dòng)，減小啟動(dòng)阻力矩。發(fā)電效率比水平旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)提高 18%、工作時(shí)無噪音、使用場(chǎng)地不受限制，比可方面安裝在房屋頂、冰雪地、水上燈標(biāo)等不良環(huán)境。因此控制系統(tǒng)的好壞直接關(guān)系到風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作狀態(tài)、發(fā)電量的多少以及設(shè)備的安全。對(duì)此國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的研究，取得 了一定進(jìn)展，隨著現(xiàn)代控制技術(shù)和電力電子技術(shù)的發(fā)展，為風(fēng)電控制系統(tǒng)的研究提供了技術(shù)基礎(chǔ)。 控制系統(tǒng)組成主要包括各種傳感器、變距系統(tǒng)、運(yùn)行主控制器、功率輸出單元、無功補(bǔ)償單元、并網(wǎng)控制單元、安全保護(hù)單元、通訊接口電路、監(jiān)控單元。當(dāng)然對(duì)于不同類型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制單元會(huì)不相同。采用分布式控制最大優(yōu)點(diǎn)是許多控制功能 模塊可以直接布置在控制對(duì)象的位置。避免了各類傳感器、信號(hào)線與主控制器之間的連接。并與其他功能模塊保持通信，發(fā)出各種控制指令。 PLC 是一種針對(duì)順序邏輯控制發(fā)展起來的電子設(shè)備，目前功能上有較大提高。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù) (FCS)在進(jìn)入九十年代中期以后發(fā)展也十分迅猛，以至于有些人已做出預(yù)測(cè)：基于現(xiàn)場(chǎng)總線的 FCS 將取代 DCS成 為控制系統(tǒng)的主角。從額定功率起，通過控制系統(tǒng)將葉片以精細(xì)的變槳角度向順槳方向轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的功率控制。通過在葉片和輪轂之間安裝的變槳驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)回轉(zhuǎn)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)從而改變?nèi)~片迎角，由此控制葉片的升力，以達(dá)到控制作用在風(fēng)輪葉片上的扭矩和功率的目的。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，葉片向小迎角方向變化而達(dá)到限制功率。采用變槳矩調(diào)節(jié)，風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)性好、剎車機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，葉片順槳后風(fēng)輪轉(zhuǎn)速可以逐漸下降、額定點(diǎn)以前的功率輸出飽滿、額定點(diǎn)以的輸出功率平滑、風(fēng)輪葉根承受的動(dòng)、靜載荷小。 變槳控制系統(tǒng)有四個(gè)主要任務(wù)： 1. 通過調(diào)整葉片角把風(fēng)機(jī)的電力速度控制在規(guī)定風(fēng)速之上的一個(gè)恒定速度。 3. 調(diào)整葉片角以規(guī)定的最低風(fēng)速從風(fēng)中獲得適當(dāng)?shù)碾娏Α? 15 ． 2 偏航 系統(tǒng) 偏航系統(tǒng)的主要功能包括 ： 一是當(dāng)風(fēng)速小于額定風(fēng)速時(shí)，與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)相互配合，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪始終處于迎風(fēng)狀態(tài)，充分捕獲風(fēng)能，提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率。 三是當(dāng)風(fēng)速超過風(fēng)力發(fā)電機(jī)的切出風(fēng)速時(shí)，使風(fēng)輪平面順風(fēng)，降低風(fēng)輪轉(zhuǎn)速提供 安全保障功能。 二偏航系統(tǒng)的組成 偏航系統(tǒng)一般由偏航軸承、偏航驅(qū)動(dòng)裝置、偏航制動(dòng)器、偏航計(jì)數(shù)器、紐纜保護(hù)裝置、偏航液壓回路等幾個(gè)部分組成。 偏航驅(qū)動(dòng)裝置 偏航齒圈 偏航制動(dòng)器偏航計(jì)數(shù)器偏航液壓裝置制動(dòng)盤偏航計(jì)數(shù)器偏航齒圈