含风场低功率震荡的国内外现状讲课.docx

1.2 国内外风力发电的发展现状概述 随着人类社会的发展，世界各国对能源的需求量将会越来越大。在21世纪的今天，世界各国对能源的过度开采和利用，务必会造成资源的日益枯竭，如何找到一种可再生能源来摆脱能源危机将成为世界人们普遍关心的话题。所谓可再生能源就是指取之不尽、用之不竭、与人类共存的能源。它包括风能、潮汐能、太阳能、地热能、生物质能等。目前数风力发电发展最快、规模最大、商业化前景最好。 风能的优点在于，它是一种具有安全可靠、无污染、可再生、分布广泛、储量丰富的自然能源。世界气象组织估计全球的风能约为2.74x109MW，其中可利用的风能为2只107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍，相当于10800亿吨标准煤产生的能量，约是全世界目前能源消耗量的100倍。 风力发电是可再生能源中技术最成熟、最具有规模化开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。目前，风力发电在世界各国发展迅猛，2009年，全球风电总装机容量达到159GW，相当于23台EPR核电机组发电量，2009年全球风力发电增长31.7%。预计2010年全球风电总装机容量达到203GW，2020年全球风电总装机容量将达到1900GW，约为2009年总装机容量的12倍。 中国幅员辽阔，海岸线长，温藏有丰富的风能资源，为发展我国的风电事业创造了十分有利的条件。根据中国气象科学研究院对全国900多个气象站测算，我国陆地风能资源的理论储量达3226亿KW(离地1Om高的风能估计)，可开发的风能资源储量达2.53亿KW，这些风能主要集中在我国北部地区，主要包括内蒙古、新疆、黑龙江、河北、西藏、甘肃、青海以及吉林等省、区。我国风能资源沿海及其岛屿，其可开发的风力资源为10亿KW，这些风能主要分布在江苏、浙江、广东、海南、辽宁、山东、上海、福建、和广西等城市。目前，风力发电在我国也发展迅猛，2009年，我国风电场的总装机容量达26GW，同比增长113%。预计2010年我国总装机容量将超过37GW。 根据世界风力发电协会2010年发布2009年世界风力报告指出，目前风力发电总装机容量前3名分别是美国、中国、德国，这3个国家的风力发电总装机容量为86.946GW，约占全球总装机容量的55%。如果加上第4、第5位的西班牙和印度，则前5个国家的总装机容量合计117.02Gw，约占全球风力发电容量的3/4。这显示着风力发电技术的成太原理工大学硕士研究生论文熟和发展前景的乐观，世界各国对风力发电的推广，不遗余力。 下图是2009年世界各国风力发电的累计装机容量和新增装机容量(单位：MW)。图1-1 2009年世界各国风力发电累计装机容量和新增装机容量 2009年度，全世界风力发电新增装机容量为38312GW。其中，中国新增装机容量为13.8GW，约占全世界的1/3，成为了世界风力发电新增装机容量最大的国家，累计装机容量从2008年的12.21GW增长到2009年的26.01GW。在当今全球经济形势下，风电依然保持如此快的发展速度，这表明了风力发电将将是挽救能源危机的最佳选择。 下图是2000-2009年我国风力发电的累计装机容量和新增装机容量(单位：MW)。 图1-2 2000-2009年我国风力发电的累计装机容量和新增装机容量 近十年来，我国风力发电从2000年的累计装机容量344WM增长到2009年的26.01GW。这一令人的发展速度，主要来源于中国积极的能源政策。随着我国可再生能源政策的不断出台和电网配套建设的完善，我国巨大的风电发展潜力将得到进一步激发，有能力成为世界风力发电的超级大国。 1.3 国内外研究现状 1.3.1 风力发电技术的发展 1、风力发电机容量的发展 目前世界上投运的风电机组中大部分都在1MW以上，最大机组的单机容量可达SMW.美国和英国分别己研制了7WM和10WM的巨大型风力发电机。预计到2020年，世界上将会出现20WM、30WM甚至更大容量的风电机组。风电机组的研发将由机组的制造转变为机组的并网。我国成功研制的3MW双馈风电机组和2.SMW直驱永磁风电机组已经并网发电。 2、定桨矩向变桨矩和变速恒频发展 风力发电机组在变速运行情况下和恒速运行情况下相比，有以下优点：变速风力发电机组一般采用双馈异步发电机或者永磁同步发电机，双馈异步电机的转子侧通过背靠背的变频器(AC刃C/AC)连接到电网，能实现能量双向流动。并且，变速风力发电机组可以通过调节发电机的转速来跟随风速的变化，能使风力机的叶尖速比达到最佳，从而最大限度地利用风能，提高风力发电机的运行效率。变桨距相对于定桨矩的优点：叶片的桨距角可以根据风速的变化而自动调节，当实际风速低于额定风速时，使风力机最大限度的利用风能，向电网多输送电能，当实际风速高于额定风速时，能保持风电机组输出功率稳定，避免过载