随着现代科学技术的飞速发展,特别是空气动力学、尖端航天材料和大功率电力电子技术应用于新型风力发电系统的开发研究,风力发电在20年里有了飞速发展。欧美国家在风能的开发利用方面已取得了巨大成就。以丹麦,德国,西班牙,美国为主形成了一个规模巨大的产业链条—从风力机的制造到机组的销售,从基础科学研究到工程实际应用,风力发电已成为当今电力系统最为活跃的研究领域之一。风能在世界各国呈快速增长趋势,风力发电已经不再是补充能源,而是最具有商业化发展前景的新兴能源。截止到2010年,世界风电总装机容量达194400MW,其中2009年增量为30%,2010年增量为35800MW,风电增长率为23%,增速有所下降。2009年世界所有安装的风力机发电量约为3400亿KW.h,相对于世界第八大经济国意大利全年的用电需求,占全球电力消耗总量的2%。就风电总装机而言,中国超过美国跃居世界第一;就风电新增装机容量而言,中国和印度占世界增量的56.4%,成为了名副其实的风电大国。世界风电十强之外的国家风电装机容量也开始上升,这说明世界上许多国家都认识到风电的重要性,其中拉丁美洲显示了令人鼓舞的增长,新增装机容量超过了一倍,这主要归功于巴西和墨西哥风力发电的迅速发展。 21887
随着风力发电并网功率和风电场在电力系统中穿透功率的快速增长,围绕并网的电压波动、闪变、谐波、稳定性等成为重要的研究课题。由于风天然的随机性,风电并网和其他常规发电并网有很大区别,大型风电并入电力系统运行对整个电力系统构成新的挑战,高风电穿透水平要求重新考虑电力系统运行方式。在恒速恒频风力发电占主导地位时,软并网技术是研究热点,软并网技术是指通过控制发电机与电力系统之间用作并网开关的双向晶闸管的触发延迟角来控制并网冲击电流,从而达到平滑并网的目的,但该技术的适用条件受到发电方式的限制。在欧洲,双馈发电机从2002年开始成为主导技术,市场占有率超过50%。采用双馈发电机和通过电力电子接口并网成为现代风力发电的主要趋势,大型风电场及其并网已经成为当代电力系统一个重要的研究领域。国外对双馈发电机的数学建模,控制策略,并网引起的电能质量等问题进行了深刻研究并提出各自的结论。[2] 论文网
在我国,通过国家科技支撑计划的资助,中国科学院电工研究所初步掌握了具有自主知识产权的1.5~2.5MW双馈型变速恒频风力发电机组控制系统及变流器的产业化关键技术和优化设计技术,自主研制了2.5MW以上双馈型变速恒频风力发电机组控制系统及变流器,解决了1.5MW以上风力发电机组控制系统及变流器产业化应用的技术问题。尽管目前双馈型风力发电系统仍占主流,然而直接驱动型风力发电机组以其固有的优势也开始逐渐受到关注。直驱型风力发电系统是一种新型的风力发电系统,它采用风力机直接驱动多级低速永磁发电机发电,然后通过功率变换电路将电能进行转换后并入电网,省去了传统双馈型风力发电系统中的我国难以自主生产且故障率较高的齿轮箱这一部件,系统效率大为提高,有效的抑制了噪声。[3]
目前商业化风力发电机组的可利用率已经达到98%,噪声大大减少,符合环境要求,风能利用系数接近0.5,接近理论的贝兹极限值0.593。风电场占电网容量的比例从一般认为不超过10%,到现在超过20%,风能在风资源很好的地方已经可以和新建的煤电和天然气相竞争。随着风电产业的不断发展,风力发电技术和系统也在不断升级,换代,主要表现为:不断扩增单机容量,发展新技术改善风力发电机组性能,提高风能利用率,降低风力发电成本,更加重视风力发电机组的安全性和系统的可靠性。同时,开始发展适用于利用海上风资源的风电技术,包括海上风力发电机组和风电场技术的发展。[3
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