【導(dǎo)讀】：根據(jù)全球風(fēng)能理事會的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，截至2008年底，世界風(fēng)電總裝機(jī)容量達(dá)到12 079萬kW，這意味著每年通過風(fēng)能發(fā)電2600億千瓦時，減少二氧化碳排放1.58億噸。總裝機(jī)容量排在前五位的國家依次是美國、德國、西班牙、中國和印度，他們的裝機(jī)容量總和占世界裝機(jī)容量的72.6%，即8 768萬kW。美國的累計裝機(jī)容量達(dá)到2 517萬kW，占世界裝機(jī)總量的20.8％，超過德國，成為世界第一。2008年全球新增裝機(jī)容量2 706萬kW，新增裝機(jī)容量排在前五位的國家是美國、中國、印度、德國和西班牙。中國在2008年世界新增裝機(jī)容量中所占比例為23%。

　　【文/北京清能華福風(fēng)電技術(shù)有限公司 亢燕茹】　　一、風(fēng)力發(fā)電行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀　　1.世界風(fēng)力發(fā)電行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀　　根據(jù)全球風(fēng)能理事會的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，截至2008年底，世界風(fēng)電總裝機(jī)容量達(dá)到12 079萬kW，這意味著每年發(fā)電2600億千瓦時，減少二氧化碳排放1.58億噸?？傃b機(jī)容量排在前五位的國家依次是美國、德國、西班牙、中國和印度，他們的裝機(jī)容量總和占世界裝機(jī)容量的72.6%，即8 768萬kW。美國的累計裝機(jī)容量達(dá)到2 517萬kW，占世界裝機(jī)總量的20.8％，超過德國，成為世界第一?！　?008年全球新增裝機(jī)容量2 706萬kW，新增裝機(jī)容量排在前五位的國家是美國、中國、印度、德國和西班牙。中國在2008年世界新增裝機(jī)容量中所占比例為23%?！　?.中國風(fēng)力發(fā)電行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀　　自1986年建設(shè)山東榮成第一個示范風(fēng)電場至今，經(jīng)過近23年的努力，風(fēng)電場裝機(jī)規(guī)模不斷擴(kuò)大。根據(jù)中國風(fēng)能協(xié)會的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，截止2008年底，全國累計安裝風(fēng)電機(jī)組11600多臺，裝機(jī)規(guī)模約1215.3萬kW，裝機(jī)增長率為106%。裝機(jī)分布在24個?。ㄊ?、自治區(qū)），比2008年增加了重慶、江西和云南三個省市。累計裝機(jī)容量排名前五位的省依次是內(nèi)蒙古、遼寧、河北、吉林和黑龍江?！　≡诶塾嬔b機(jī)中，中國內(nèi)資與合資企業(yè)產(chǎn)品占61.8%，金風(fēng)科技的份額最大，占累計總裝機(jī)的21.6%。外資企業(yè)產(chǎn)品占38.2%，西班牙歌美颯（Gamesa）的份額最大，占累計總裝機(jī)的12.8%　　2008年內(nèi)資（合資）企業(yè)新增裝機(jī)容量排名前十位的依次是華銳、金風(fēng)、東汽、運(yùn)達(dá)、上海電氣、明陽、航天安迅能、湘電、常牽新譽(yù)和北重。前三位華銳、金風(fēng)和東汽的新增裝機(jī)容量總和約為359萬kW，占2008年新增裝機(jī)比例為57.43%。

　　二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)　　1.風(fēng)力發(fā)電機(jī)的組成　　風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要部件有葉片、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、控制系統(tǒng)、變流器、塔架、偏航系統(tǒng)、輪轂、變槳系統(tǒng)和主軸等幾部分組成。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中各部分零部件占總裝機(jī)成本的比例如下表所示。
部件名稱 占總成本比例 部件名稱 占總成本比例 部件名稱 占總成本比例
葉片 23.3% 塔筒 18.9% 齒輪箱 16.2%
變流器 7.3% 控制器 5.0% 變槳系統(tǒng) 3.9%
變壓器 3.59% 發(fā)電機(jī) 3.4% 輪轂 3.0%
機(jī)架 2.8% 主軸 2.2% 偏航 2.0%
機(jī)艙罩 1.9% 熱交換系統(tǒng) 1.3% 軸承 1.22%
螺栓 1.04% 電纜 0.96% 制動系統(tǒng) 0.6%

　　2.風(fēng)力發(fā)電機(jī)的分類和技術(shù)特點　　根據(jù)葉輪驅(qū)動發(fā)電機(jī)的方式，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組有三個類型：第一種為雙饋式，即葉輪輪轂通過多級齒輪增速箱驅(qū)動雙饋異步發(fā)電機(jī)；第二種為直驅(qū)式，由葉輪直接驅(qū)動多極同步發(fā)電機(jī)；第三種為半直驅(qū)式，由葉輪通過單級增速裝置驅(qū)動多極同步發(fā)電機(jī)，是直驅(qū)式和傳統(tǒng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的混合?！　‰p饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的特點是采用了多級齒輪箱驅(qū)動有刷雙饋式異步發(fā)電機(jī)。它的發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)矩小，重量輕，體積小，變流器容量小，但齒輪箱的運(yùn)行維護(hù)成本高且存在機(jī)械運(yùn)行損耗?！　≈彬?qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在傳動鏈中省掉了齒輪箱，將風(fēng)輪與低速同步發(fā)電機(jī)直接連接，然后通過變流器全變流上網(wǎng)，降低了機(jī)械故障的概率和定期維護(hù)的成本，同時提高了風(fēng)電轉(zhuǎn)換效率和運(yùn)行可靠性，但是電機(jī)體積大、價格高。根據(jù)勵磁方式的不同，這種低速同步發(fā)電機(jī)可分為永磁式、電勵磁和混合勵磁式三類?！　“胫彬?qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組也要求全功率逆變器?，F(xiàn)多采用一級增速+雙饋異步發(fā)電機(jī)或永磁同步發(fā)電機(jī)，一般均為中速機(jī)。這種機(jī)組與直驅(qū)式比較減小了發(fā)電機(jī)的體積，與雙饋式比較減小了齒輪箱的體積、降低齒輪箱的制造成本和運(yùn)行維護(hù)成本。目前應(yīng)用最廣泛的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為雙饋異步式風(fēng)力發(fā)電機(jī)和永磁直驅(qū)同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)。下表是對這兩個機(jī)型的比較。
雙饋式風(fēng)電機(jī)組 永磁直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組
結(jié)構(gòu) 有齒輪箱，維護(hù)成本高 無齒輪箱, 機(jī)組機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單
變流器容量 全功率的1/3 全功率逆變
電機(jī)造價/尺寸/重量 低/小/輕 高/大/重
電機(jī)滑環(huán) 一般每一年更換滑環(huán)一次 無滑環(huán)
電網(wǎng)電壓突然降低的影響 電機(jī)端電流迅速升高，電機(jī)扭矩迅速增大 電流維持穩(wěn)定，扭矩保持不便
控制 控制回路多，控制復(fù)雜些，但控制靈活 控制回路少，控制簡單
電機(jī)種類 勵磁 永磁，設(shè)計時要考慮永磁體退磁問題

　　三、1.5MW雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)變流器　　1.變流器的系統(tǒng)構(gòu)成　　雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)變流器由主電路系統(tǒng)、配電路系統(tǒng)及控制系統(tǒng)構(gòu)成?！　。?）主回路　　　　　轉(zhuǎn)子側(cè)逆變器(Rotor Inverter)　　　　　直流母線單元(DC Bus)　　　　　電網(wǎng)側(cè)整流器(Grid Rectifier)　　（2）配電系統(tǒng)及控制系統(tǒng)　　配電系統(tǒng)由并網(wǎng)接觸器、主斷路器、繼電器、變壓器等組成，自身集成有并網(wǎng)控制系統(tǒng)，用戶無須再配置并網(wǎng)柜，提高了系統(tǒng)集成度，節(jié)約了機(jī)艙空間，柜中還提供供調(diào)試的220V電源。 　　控制器由高速數(shù)字信號處理器（DSP）、人機(jī)操作界面和PLC共同構(gòu)成。整個控制系統(tǒng)配備UPS，便于電壓跌落時系統(tǒng)具有不間斷運(yùn)行能力。　　2.以清能華福自主研制的QHVERT-DFIG型1.5MW雙饋異步風(fēng)電機(jī)變流器（以下簡稱1.5MW變流器）為例　?。?）1.5MW變流器的系統(tǒng)功能和技術(shù)特征　　QHVERT-DFIG變流器采用了擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的“基于雙DSP的全數(shù)字化矢量控制策略”的核心技術(shù)，采用該技術(shù)可以優(yōu)化風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行，實現(xiàn)寬風(fēng)速范圍內(nèi)的變速恒頻發(fā)電，改善風(fēng)機(jī)效率和傳輸鏈的工作狀況，減少發(fā)電機(jī)損耗，提高運(yùn)行效率，提升風(fēng)能利用率?！　HVERT-DFIG變流器具有以下一些特點：　　　優(yōu)異的控制性能；　　　完備的保護(hù)功能；　　　良好的電網(wǎng)適應(yīng)能力；　　　　具備高可靠性，適應(yīng)高低溫、高海拔等惡劣地區(qū)運(yùn)行；　　　　提供多種通信接口，如Profibus, CANopen等（可根據(jù)用戶要求擴(kuò)展），用戶可通過這些接口方便的實現(xiàn)變流器與系統(tǒng)控制器及風(fēng)場遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的集成控制。　　　　模塊化設(shè)計，組合式結(jié)構(gòu)，安裝維護(hù)便捷；　　　　豐富的備品備件；專業(yè)、快速的技術(shù)服務(wù)?！　。?）1.5MW變流器的主要技術(shù)參數(shù)　　　　額定容量：700kVA　　　　對發(fā)電機(jī)要求：雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)　　　　輸出電流正弦波失真率：<3%　　　　功率因數(shù)：容性0.9～感性0.9 可調(diào)　　　　變流器效率：≥97.5%　　參考文獻(xiàn)　　　　1 全球風(fēng)能理事會. 2008年全球風(fēng)電市場統(tǒng)計.　　　　2 施鵬飛.2008中國風(fēng)電場裝機(jī)容量統(tǒng)計.中國可再生能源學(xué)會風(fēng)能專業(yè)委員會（中國風(fēng)能協(xié)會）