1  绪论

1.1  研究背景

1.1.1  能源和环境问题日益突出

能源是经济发展的原动力,是现代文明的物质基础。安全、可靠的能源供应和高效、清洁地利用能源是实现社会经济持续发展的重要保证。一段时期以来,世界能源的供应主要靠化石能源,化石能源是地球经过千万年乃至上亿年逐渐形成的,其储量有限,是非可再生能源。随着工业的发展，地球上可供人类利用的不可再生的石化燃料资源越来越少。在过去100多年里,发达国家先后完成了工业化,消耗了地球上大量的自然资源,特别是能源资源。传统能源紧缺已经成为一个全球问题,世界各国都在采取相应的措施。我国的能源形势亦不容乐观,截至2005年底,我国石油剩余可采储量为160亿桶,不足世界已探明储量的1.5%,按目前开采水平,国内现有石油剩余可采储量大体可供开采14年。

1.1.2  可再生能源产业的发展

可再生能源已成为实现能源多样化、应对气候变化和实现可持续发展的重要替代能源。许多国家制定了支持可再生能源发展的法律和优惠政策,可再生能源成为世界能源中发展最快的领域。我国有丰富的可再生能源资源,在水电、沼气、太阳能利用方面已取得了显著成效。近年来加快了风电、生物液体燃料和太阳能发电的发展,开发利用可再生能源已成为我国缓解能源供需矛盾、减轻环境污染、调整能源结构和转变经济增长方式的重要途径。我国将继续大力发展水电,加快发展生物质能、风能和太阳能的利用,加强农村可再生能源开发利用,逐步提高可再生能源在能源供应中的比重,为更大规模开发利用可再生能源创造条件。

1.1.3  风电进入快速发展时期

风能是一种清洁的可再生能源,与传统能源相比,风力发电不依赖矿物能源,没有燃料价格风险,也没有碳排放等环境成本。此外,可利用的风能在全球范围内分布都很广泛。正是因为有这些独特的优势,风力发电逐渐成为许多国家可持续发展战略的重要组成部分。

同时，开发利用风力资源还具用以下几个优势[1,2]: 

1.风能是一种清洁无污染的能源，不存在像燃煤、燃油所造成的环境污染问题，同时不会排放C02、和SO2等温室气体，还不存在像核电放射性废料等威胁。 

2.风电场建设周期短，装机规模灵活，既可单台安装，也可以多台安装。我们知道建设大型燃煤火电站、大型水电站以及核电站的建设周期需要三到十年的时间，而建设一般规模的风电场只需半年到一年的时间。 

3.风电场比火电场更能节约大量的淡水资源，减少水环境污染。特别是对缺少淡水资源的沿海及干旱地区利用风能更为重要。 

总之在各类绿色能源中，风能的前景是潜力巨大的，风力发电技术相对比较成熟，并且最具有大规模商业开发条件，而且成本相对较低。

1.1.4  现代风力发电研究与风电开发

    尽管风能利用已经有3千多年历史，但它却是一项复杂的技术，涵盖了气象学、空气动力学、结构力学、材料科学、机械及电气工程等众多学科。因此，许多国家投入了大量人力、物力，对风力发电进行长期研究与开发。

风轮机、风电场、风电并网及控制、社会对风电开发项目的接受度、风电在电力市场中的经济性等，都有许多问题需要长期研究。随着市场规模的扩大，风轮机技术也得到了进一步发展。世界范围内兆瓦级风轮机试验失败20年后，至20世纪末，1．5MW风轮机已经成为技术主流。近年来，风轮机的单机容量进一步增大，数兆瓦级风轮机已投入商业运行。