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風力發電論文:風力發電場建設中的安全管理論文

1風電場情況簡介

風力發電場是將自然界的風能轉化為電能的場所，風力發電場通常建設在有豐富風力資源的場地上，在我國主要分布在新疆、甘肅、內蒙及山東、江蘇等地區。風電場通常具有地理位置偏、自然條件差、占地面積大、技術領域寬等特點。通常風電場由風機工程、集電線路、升壓站、送電線路、對端變電站擴建幾大部分組成。一座5萬千瓦的風力發電場．占地面積約10～20km，通常由約加座風力發電機組組成，需要建設20-30公里的集電線路，占地50畝左右的升壓站，和長達幾十公里的送電線路及負責線路接入的對端變電站擴建工程組成[1]。在這漫長的施工作業面上，多只隊伍同時開展工作，點多面廣，安全問題矛盾凸現。對于工程的安全管理組織來講，一個施工項目是一個重大危險源，只有對各分項工程的的危險源進行辨識，在危險源辨識的基礎上建立事故緊急救援體系，進行有效的應急管理，才能真正的達到“安全及時，預防為主”和“防患于未然”的目的。

2風力發電場的危險源辨識

風力發電場的建設周期通常為8-10個月，在這期間，由于風電場建設施工作業面長，勞動力密集的特點，通常將建設過程分為基礎施工、設備安裝、網絡組織及電氣調試三個階段，每個階段有不同的施工特點，針對不同階段的施工特點，進行分階段的危險源辨識，有針對性的準備應急預案，從而進行更加科學、有效的安全管理。

2．1基礎施工階段

在基礎實施階段，各單元項目主要以基礎面施工為主，在風機．丁程、集送電線路、升壓站、對端擴建均開始礎開挖、鋼筋綁扎，砼澆筑的工作。本階段的特點是雖然作業面大，但是工作性質比較一致，特點突出，易于進行同質化管理。在本階段，主要危險源為各型基礎開挖過程中的土石方坍塌；鋼筋綁扎中的金屬切割、焊接及各種施工電器設備的安全保護；基礎砼施工中模板與支撐、物料提升、腳手架失穩造成倒塌意外；以及施工工程車輛運行、維修、裝配中造成的意外傷害。

2．2設備安裝階段

在設備的安裝階段，由于個作業面的工作差異性開始顯露出來。在風機工程作業面上，風機塔筒、機艙、輪轂、葉片、箱變開始吊裝，大型吊裝機械的起重危害，搬運過程中的高空墜落、包括大噸位吊車的拆裝、現場移動意外成為主要的危險源；在升壓站及對端擴建現場，支構架開始組立，輔助設施開始建設，在高空作業中因防護措施不到位、人員未配系安全繩造成的人員踏空、滑到、失穩等意外，人員受到垂直作業面交叉作業中墜落物體的打擊，還有施工中模板與支撐、物料提升、腳手架失穩造成坍塌意外是本階段的主要危險源；在集送電線路上，鐵塔開始組立，桿塔組立過程中的起重、登高、物料堆放引起的意外傷害和桿塔組件的金屬切割、打孔及各種施工電器的安傘保護成為主要的危險源。

2．3網絡組織及電氣調試階段

在本階段，各單元工程開始組網連接，設立清晰的施工分界點，合理的安排分界點施工工序及人員是防止因為施工分界點不明晰而造成意外責任傷害的主要手段。在集送電線路工程上，放線過程中的走向、工藝不良、拖放導線造成機械傷害，人員高空作業時安全帶、安全帽的使用，安全防護設施的不到位引起高空墜物傷害成為主要危險源。升壓站的輔助設施開始裝修，輔助設備安裝中的電氣、起重危險也不能輕視。

3安全生產形勢下的風力發電場管理

截至2009年底，總裝機容量的風力發電能力將達到2580萬千瓦，風力發電機投入使用21581臺，僅在2009年新裝機容量達到1380萬千瓦，新安裝的單位10129臺。風力發電的公司水平保持了良好的安全形勢。但是，我們應該清醒地認識到風力發電的生產管理水平和對風電快速發展的客觀存在的安全需要之間仍有差距主要表現在以下幾個方面：

（一）風電安全生產管理制度不健全，沒有形成風電設備的主要特點和中國風電材料設備網

雖然各級風電企業出臺新系統，新舉措，安全管理和一個清晰的概念逐步改善很多，但建立風電場，現有的系統和系統的迅速發展現狀很難實現平衡。特別是成立時間較短的風電場，人才和管理經驗的缺乏，一些規則和條例欠缺，由于受火電，水管理管理系統影響，風力發電深入的檢討和改進的實際程度不夠沒有形成既符合風電實際又有風電特色的較完善的安全生產管理體系。

（二）多樣性的管理模式，效果并不明顯，需要創新體制

許多企業已投入運行在風電場風電管理和在風電場中的數量控制模型進行探索，管理和控制模式的多樣化已經形成。風電場控制模型雖然使用，具體的模式，要結合風電場實際情況并根據風電場的規模風場實際情況的基礎上電壓等級，風電場的工作名額，分配給團隊的整體素質，地方財政收入水平的大小風電場控制的管理水平和專業技能來綜合考慮。

（三）風力發電和專業管理標準和管理措施不健全

雖然風電快速發展，但外地經驗有限，綜合治理，風力發電控制人員的積累水平不是很高，仍處于起步階段。定期的工作標準，安全管理流程，管理規范，發展的深度和廣度需要進一步加強生產系統。如風力發電“兩票”格式，工作票規格，技術監督和管理水平，重大危險源評價標準，定期對職位的工作標準，管理標準，為項目轉移到生產驗收標準生產等等都需要完善。

（四）電網結構薄弱，安全管理不穩定性增加

國家已制定了風電發展規劃的總體規劃，確定了七個千萬千瓦級風電基地，實現資源的優化配置遠距離輸電在更大范圍和更深層次的風電發展的下一階段和建設的方向。然而，電網規劃周期比風電建設項目規劃建設周期長，區域電網結構薄弱，是很難在短時間內提高，創造了電力峰谷在某些方面的情況差異較大。為整體網絡安全的考慮，提高設備運行的穩定性，減少生產現場的不安全，在電網電力，水，火電輸出低谷時段按到低限度的調整有關規定，系統高峰負荷空缺仍然存在，需要調整到其他系統的穩定性將受到影響而關閉。

4風電場安全生產管理工作重點

4．1預防

在應急管理中預防主要指通過安全管理和安全技術等手段，防止事故的發生或通過預先采取的預防措施，達到降低或減緩事故影響或后果的嚴重程度。在風電場的建設過程中，對各單元施工單位人員的安全教育是預防事故發生的主要手段之一，將安全教育貫穿到整個電廠的建設周期上來，針對不同的施工階段，針對不同的施工隊伍，結合各階段對危險源的識別和季節特點，采用宣傳資料，宣傳片，安全問答，集中授課等多種形式對電廠建設人員進行學習教育，增強施工人員的施工中及惡劣氣候條件下的自我保護能力。完善安全工器具的配備，對安全工器具配備不到位的單位進行處罰，對于配備安全工器具不使用或不能正確使用的人員進行教育、警告及處罰[4]。由于風電場作業面大，作業點多的特點，在所有作業點均須設置遮攔、警示牌和明顯標志。加強野外施工點的安全巡視，在野外施工面上盡可能減少夜間施工，如必須夜間施工的作業面必需進行備案，要保障充足照明并由安全員進行全程監控。

4.2應急準備

應急準備是應急管理過程中的一個極為關鍵的過程，他是針對可能發生的事故，為迅速有效的開展應急行動而預先所做的各種準備。在安委會的基礎上成立事故應急領導小組，建立事故應急指揮體制，針對不同工作階段的危險源特點制定事故應急預案。在風電場的建設工地，由于工地地廣人稀，作業戰線長的特點，應急準備中的通信和交通保障成為能否真正實現事故應急預案的關鍵點。在現場，應建立多套通信系統同時運行的模式，通常采用GSM、CDMA、固話、專用無線電臺四套通信系統同時使用，互為備用的模式，設立專用的應急響應固定電話，公布電話號碼；安全員配備GSM／CDMA雙模手機與對講機，各工隊負責人采用手機，對講機互為備用模式，建立較為的通信保障。在交通保障方面，采用專用保障車輛和工地所有施工統一指揮的互備模式[5]。專用保障車輛配備專用司機，不得因其他原因擅自調動；將所有工程車輛首先覆蓋在上述的通信系統之下，以便于在應急情況下的調度和應付可能出現的交通接力。有了通信和交通的保障．并對預先制定事故應急預案進行演練，在演習基礎上完善預案，做好應急準備的各項工作。

4.3響應和恢復

應急響應是在事故發生后立即采取應急與救援行動，實施已經過演練的事故應急預案。并在事故發生后的馬上將事故的影響區域恢復到安全的狀態，并逐步恢復到正常狀態。在風電場的建設中，由于工作面點多線長，通常在事故發生后首先對現場進行封閉，充分研究事故原因并制定相應對策后再開封現場，充分保障安全的情況下恢復施工。

5結論

在我國大步邁向現代化的今天，大規模的工程建設在各條戰線上如火如荼地展開，與此同時，工程安全問題也被國家高度重視，國務院確定2009年為“安全生產年”，并將安全生產月的主題定為“關愛生命，安全發展”。文章敘述結合了作者本人在風電場建設中安全管理中的一點積累，希望能為千萬同行提供點滴參考，共同為“以人為本，安全及時”的安全大廈添磚加瓦。

風力發電論文:風力發電環境保護論文

1風場道路施工

風電場的道路承載著風機大型設備運輸之用，寬一般在6-8米，長度幾十公里，無疑是對山區環境破壞最嚴重的一個項目，特別是植被的破壞和水土流失。一般形成1厘米表土腐殖質層需要200-400年時間，因此地表土是難以再生的寶貴資源。在道路修筑前召開專題會，制定具體施工措施，確定剝離厚度，保存和防護方案，回填方案。風場道路表土剝離量大且距離遠，易采用“大分散”存放方式。再就是加大對施工隊伍環保制度的宣傳，增強參建隊伍環境保護意識，加大剛性要求。開工時首先把地表土剝離，用推土機推至合適的存放地點，為減少表土運輸費用，道路修筑過程中每隔一段選一個表土存放點，道路修筑過后，用機械把道路邊坡夯實，再用存放的地表土覆蓋，覆土時應適當壓實，增加與邊坡粘合力，避免順坡向下滑移。一場雨水過后，地表土中遺留的種子就會發芽，春筍般的長滿道路邊坡，這樣既保護了環境，又減少了水土流失，避免了工程建設對生態環境的破壞，關鍵是施工過程加強監督，加大對施工隊伍的約束機制。

2集電線路施工

35kV集電線路是風場風機至升壓站的電力傳輸線路，鐵塔數量在幾十到上百之間，分布在整個風電場，表土剝離易采用“小集中”存放方式。一基鐵塔基礎開挖面一般在十幾個平方，且大多在山坡上，如措施不當施工時基坑開挖的地表土會隨坡流放，對環境的破壞比較嚴重。所以施工前一定做好充足準備工作，購置塑料彩條布或薄膜，施工時把剝離的地表土存放在基礎旁邊的塑料薄膜上，做好防止流失的保護措施。等基礎回填合格后，把地表土覆蓋在上面壓實，除露出的基礎柱頭外，鐵塔下面生長出綠色的植物，這樣保護了環境減少水土流失，鐵塔和小草相映生輝，關鍵是加強驗收，確保地表土的剝離、存放、覆蓋落實到位。

3風機平臺施工

風機平臺是風機設備的吊裝場地，一般在40*50米左右。以50MW風電場為例，單機容量1500kW的風電機組要33臺，單機容量2000kW的風電機組要25臺，由于風電機組數量多，占地面積大，分布廣，對植被的破壞較嚴重。山區的地表土一般不足20厘米，很是珍貴，所以風機平臺平整時首先確定平臺幾何尺寸，用推土機把地表土小心剝離，存放在機位旁邊的合適位置，以免影響風機吊裝，風機基礎回填合格，風機吊裝完成后，把存放的地表土覆蓋在風機平臺，恢復植被，保護環境避免水土流失，讓綠色的小草托起銀色的風機，關鍵是加強對施工隊伍的過程監管，避免地表熟土和生土混放。

4結束語

在我國大力開發風電，使之成為我國電力工業的一個方面軍，不僅是能源開發的需要也是環境保護的需要。風力發電對環境的正面影響是不言而喻的。它不僅可以保護我們人類賴以生存的環境，也可以保護我們土地免受過渡開發的災難。最可貴的是風電環境的負面影響非常有限。這可以使我們人類與自然界友好相處，真正實現可持續發展。但也不要顧此失彼，在發展風電的同時一定要保護好我們的生存環境，這是每個公民義不容辭的義務和責任，特別是我們的風電建設者們，不要因眼前的利益而忽視環境的保護，要嚴格遵守國家的法律法規，履行建設項目“環保三同時”制度，借用一句旅游用語送給山區風電建設者們，“風電投運后什么也別留下，只留下綠色”。

作者：姚振華 單位：華電國際項目管理有限公司

風力發電論文:風力發電機組控制系統論文

1風力發電機組控制系統的構成分析

在風力發電機組中，其控制系統關系著機組是否能夠安全穩定的運行。控制系統可以分為本體系統與電控系統，也叫做總體控制。其中，本體系統又可以分成空氣動力學系統、發電機系統以及變流系統和其附屬結構；電控系統是由各種不同類型的模塊組成的，分為變槳控制、偏航控制以及變流控制等等。與此同時，本體系統和電控系統之間已經實現信號的轉換，比如空氣動力系統里，槳距主要受變槳控制系統控制，這樣做能夠發揮風能轉化的效率，同時也能使得功率平穩。由于風電機組的標準不同，其控制系統也是不一樣的。根據功率可以將發電機組分定槳距和變槳距發電機組以及變速型機組三種。其控制技術也是由原來的定槳距恒速恒頻控制向變槳距恒速恒頻發展，而后再發展到變槳距變速恒頻技術。

2對定槳距風力發電機組的控制分析

在定槳距風力發電機組里，主要運用的是定槳距風力機與雙速異步發電機，所采用的控制系統是恒速恒頻技術。運用這種技術，確保了機組運行的安全和穩定。定槳距恒速恒頻技術主要應用了軟并網技術、偏航技術以及空氣動力剎車技術等等。發電機與電網之間有晶閘管，晶閘管的開度對于沖擊電流有很大的影響。使用恒速恒頻技術對晶閘管的開度進行調控，進而來對并網瞬間產生的電流進行限制。風力發電機組控制系統的相關分析文/江康貴蒲上哲在風力發電中，發電機組的控制技術是確保機組正常運轉的關鍵。風力發電機組的控制系統是一個綜合性較強的系統，因此，加強對控制系統的研究分析，對于確保機組安全穩定運行至關重要。本文擬對機組中的幾種控制系統進行分析。摘要此外，利用這種技術，經過傳感、檢測等能夠實現自動偏航以及自動解纜的功效。在定槳距風力發電機組中，槳葉的節角距是固定不變的，如果風速比額定的風速要大很多時，那么槳葉本身的自動失速就會失去效能，不能讓輸出的功率更加的平穩。

3對變槳距風力發電機組的控制系統分析

變槳距風力發電機組所使用的電機是可以調節滑差的繞線式異步發電機，風力機使用的是變槳距風力機。和定槳距風力發電機組相比較，變槳距風力發電機組有更大的優勢，主要表現在輸出功率更加的平穩，此外，還有在額定點上有著非常高的風能利用系數，同時還有非常好啟動性能以及非常好的制動性。變槳距風力發電機組的控制系統主要使用了轉速控制器1和2,以及功率控制器。為了能夠較大限度的將由風速引發的功率波動降低，機組還應用了轉子電流控制技術。這種技術可以對轉子的電阻進行調節，從而確保轉子電流對恒定電流的給定值進行有效的跟蹤，進而保障輸出功率的穩定。在發電機并入電網以前，發電機的轉速信號控制著系統的節距值大小，發電機的轉速有控制器1控制，變槳距系統會依據給定的速度參考值，對節距角進行調整，從而讓風輪擁有比較大的啟動轉矩。在并網以后，發電機組主要由控制器2和功率控制進行管控。與此同時，要把發電機組的轉差調整到1%，節距的大小應根據實際的風速進行調整。在風速比額定值高的時候，伴隨著風力的不斷加大，風力機逐漸的吸收更多的風能，發電機的轉速也將變快。對于轉速的調節，主要通過改變節距來進行。隨著槳距角的改變，發電機輸出的功率就會維持在一個穩定的值上，不會出現大的波動。某個時段的風速不穩定，一會上升一會下降。上升的時候，輸出功率也隨之上升，轉子電流給定值相應的改變，從而使得轉子電流控制器工作，將轉子回路的電阻改變，提升發電機轉差率，那么發電機的轉速會逐漸上升。此時，風力又開始降低，在功率控制的作用下，發電機的轉速也隨著下降。這樣，在風速上升和下降的過程中，發電機的輸出功率基本上沒有出現變化，這樣就維持了功率的穩定，確保了發電機安全穩定的運行。

4對變速風力發電機組的分析

與恒速恒頻技術相比，使用變速恒頻技術，能夠在風速較低的情況下，葉尖速比能夠一直處于的狀態，從而獲得較大的風能。如果風速比較大，使用風輪轉速的變化，對部分能量進行調節，進而增加傳動系統的韌性，確保輸出功率的穩定性。變速風力發電機組的總體控制可以分為三個區：恒定、轉速恒定以及功率恒定。在恒定區，隨著風速的變化，發電機的轉速也出現了變化。受功率—轉速曲線的影響，發電機的轉速達到一定的值后就保持不變，然后進入轉速恒定區。在這個區里，轉速控制對發電機的轉速進行控制，確保轉速不變。當風力進一步增大，功率也增大，達到極限后，功率進入恒定區。變速風力發電機組的控制系統主要就是變速恒頻技術。雙饋異步發電機在繞線轉子異步發電機的轉子上裝有三相對稱的繞組，同時，三相對稱交流電又與這三線繞組接通，從而產生了一個旋轉磁場，這個磁場的轉速和交流電的頻率以及電機的極對數的關系非常密切，我們可以通過下面的公式來看：在這個公式中，n2代表的是繞組被接入頻率是f2的交流電之后所產生的旋轉磁場相對于轉子本身的旋轉速度，p代表的是極對數。從上面的公式中，我們可以得知，只要頻率發生改變，既可以使得轉速發生變化；如果通入轉子的交流電的相序發生變化，那么磁場的旋轉方向就會發生變化。我們可以假設n1是電網頻率為50Hz的時候發電機的轉速，n是發電機的轉速，因此，只要是n±n2=n1，那么異步電機的定子繞組感應電動勢的頻率就不會發生改變，始終維持在50Hz。

5結語

綜上所述，當前風力發電已經越來越引起人們的關注了。風力發電機組中，控制系統對于維持機組的未定具有非常重要的作用。本文主要分析了三種控制系統：定槳距風力發電控制系統、變槳距風力發電控制系統以及變速恒頻控制系統，這三種控制系統隨著風速的變化能夠實現對輸出功率的調整，使其保持平穩的狀態，進而維持了風力發電機組的安全穩定。

作者：江康貴蒲上哲單位：汕頭市眾業達電器設備有限公司

風力發電論文:風力發電機組振動優化設計論文

1風電機組振動特性研究分析

風電機組中發生共振的現象時有發生，為了避免機組發生較大振動，需對塔筒以及整個風力發電機軸系進行共振裕度分析。塔筒為細長結構，可采用梁模型進行簡化處理得到塔筒的1、2階彎曲頻率。軸系計算中，重點關心了機組的1、2階扭轉自振頻率。風力發電機組的激振源較多，主要有轉頻、電網頻率以及葉片通過頻率，振動特性分析較為復雜。通過機組工作轉速與固有頻率的CAMPBELL分析以及機組的共振裕度分析表，從而可得出結論，該機組動力特性良好。塔筒為細長梁模型，一階彎曲固有頻率一般介于1倍工作轉頻至3倍工作轉頻之間，因此塔筒的頻率必須首先保障避免共振。同時發電機部件由于激振來源較多，主要來自轉頻、電網以及葉片通過頻率等，振動特性分析較為復雜。對于機組振動特性的分析，可以通過機組CAMPBELL分析.

2強度優化設計

為提高風電產品的市場競爭力，機組在保障性能的基礎上，要具備成本優勢以及開發效率優勢。基于以上目的，優化設計的方向和目標大致分為以下幾個方面。

2.1以降低重量為目標的多參數強度優化設計

降低重量主要是要通過減小產品的尺寸來實現。在保障產品的剛強度各項性能指標滿足要求的前提下進行，即優化之后進行。許用應力值:σ≤［σ］疲勞損傷因子:D≤1，D＜0.5(焊縫)

2.2基于工藝成本控制的多目標強度優化設計

對于產品某些加工部位的表面光潔度可進行優化設計，對產品成型工藝可進行降本優化改進。例如，在保障疲勞性的前提下，由原來的表面光潔度2.5μm增至12.5μm，顯然降低了加工的難度，節約了加工成本。同樣，由原來的鍛造成型改為鑄造成型，同樣可降低機組的制造成本，并滿足批量產生的需求。在工藝優化設計中，同樣需保障結構的抗疲勞性能，需滿足以下疲勞性能指標:疲勞損傷因子:D＜1，D＜0.5(焊縫位置)。

2.3整體提高產品性能的全新優化設計

上述2種優化方式與方法，參數的調整系統性不強。借助計算軟件的先進優化算法，例如遺傳算法等，可以對結構的重量、疲勞性等進行系統的優化分析。

2.4基于軟件設計開發平臺，自主編程定制優化

設計流程，縮短開發周期為了能夠滿足批量產品的設計需求，在大量分析計算經驗積累的基礎上，對于某些特定問題，借助軟件的設計開發平臺，開發全參數的強度分析設計軟件。

3風電機組中幾類特殊難點問題

3.1螺栓連接強度分析計算

風機和發電機部件中，螺栓連接及焊縫連接是最常用的2種連接方式。對于此類問題的靜強度與疲勞強度分析，考核標準以歐洲的標準體系British、GermanorDNV或美國的ASME標準為主。對于塔筒分段的鏈接螺栓，有學者提出了采用分段線性模擬螺栓在不同階段受力的方法，該方法簡單易行。對于塔筒與主機架、主機架與發電機主軸、輪轂與發電機等部位的連接螺栓，由于載荷較為復雜，采用上述經驗公式已不能滿足要求，需要借助FEA分析方法。結合載荷譜，通過計算最終得到螺栓的疲勞損傷值。

3.2焊縫連接強度分析計算

關于焊縫疲勞問題，國際焊接協會IIW－2003、歐洲標準Eurocode3part1.9、英國標準BS7608、挪威船級社DNV的相關規范，以及美國機械工程協會ASME規范，均給出了相應的計算方法。東方電機一般采用國際焊接協會中的熱點應力法來分析焊縫疲勞。首先，在FEA分析模型中建立熱點應力的參考點，單位載荷作用下，得到2個參考應力點的應力分量，然后通過外推公式，最終得到熱點位置的應力分量。通過查找和選取相應的疲勞等級DC，計算之后得到焊縫損傷。若損傷因子D＜0.5，可滿足抗疲勞的要求。

3.3傳動鏈疲勞分析難點

傳動鏈的疲勞問題較為復雜。主軸軸承的裝配，使得載荷在該位置的傳遞出現了較大的非線性因素耦合效應，主要來自于3個方面:

(1)軸承軸向及徑向緊量裝配。

(2)軸承內部滾子與滾道的接觸。

(3)螺栓預緊作用的非線性效應。這使得FEA模擬仿真結果具有較大的不確定性，成功解決此類問題的難點在于模擬滾子與滾道的接觸應力傳遞。

4結語

風電機組的研發設計雖然借助于較為完備的標準體系，但對于工程中出現的復雜多樣的事故及問題，有時卻沒有標準可供參考。所以，風電機組的整機分析、機電耦合振動分析、風流場與復合材料耦合振動響應分析、機組應力及位移響應分析、機組疲勞斷裂損傷的深入研究等，均有待更為深入的研究逐步解決。此外，產品優化設計也是一個多因素集成的工作，往往需將設計工藝制造難度、材料成本、電磁性能、通風散熱性能、強度振動性能、軟件計算性能等諸多因素予以綜合考慮，才能創造性價比高、具有市場競爭力的產品。

作者：李源 陳昌林 譚恢村 單位：東方電氣東方電機有限公司

風力發電論文:風力發電產業發展論文

一、遼寧省風力發電產業發展中存在的問題

持續幾年的飛速發展之后遼寧風電行業總裝機容量已位居全國前列。過快的發展也致使一些問題逐漸暴露出來。

（一）風電產業建設規劃不完善，“棄風限電”現象較為嚴重近年來，由于風電開發高度集中于“三北”地區（東北、華北和西北），風電建設規劃不完善、能源管理不到位，遼寧本地電量消納空間有限，電網外送能力又不足等原因，風電的并網難及市場消納問題開始凸顯。“棄風限電”現象比較嚴重。據國家能源局統計數據顯示，2012年遼寧省風電利用小時數為1732小時，風電運行限電比例達到10%以上。從業界經驗看，1900小時為盈虧平衡點，所以情況仍然很嚴峻。2012遼寧用電負荷只增長了1%，而電源裝機卻呈現加速度增長。由于遼寧處于中國電網的末梢，電網的輸電能力不足，造成一些風電企業發出了電送不出電。此外，一些風電企業相應的配套設施管理制度不完善，也是造成風電并網難的原因之一。

（二）風電產業投資主體單一，投資回報率低于社會投資平均水平目前，遼寧省風電投資以大型發電企業為主，其他投資較少。導致這種局面的原因與我國的風電發展戰略有關。過去一段時間里，我國一直鼓勵大規模的風電開發項目，只有資金實力雄厚的大型發電企業才具備項目需要的投資數額，其他投資主體很難與之抗衡。目前，我國現有的能源管理體系已經不適應風電等新能源發電技術的技術特性，缺乏新能源和電力系統頂層設計，風電發展與電網發展的協調性、電力系統運行靈活性有待進一步提高。有些電力企業由于盲目投資，導致的負債率提高。以投資金額計算，2013年，我國風電新增投資量較2012年減少約140億人民幣。風電產業的利潤水平連續下降，投資回報率低于社會投資平均水平，風電開發商積極性嚴重受挫。

（三）風電設備制造缺乏自主核心技術，相關企業生產水平不高由于國家大力發展風電的導向，加之財政政策的支持，導致遼寧風電設備制造企業數量增加，其中許多企業規模過小，并不具備風電設備制造能力。這種“跟風”造成嚴重的人員的資金浪費，對遼寧風電產業的持續健康發展形成不利影響，亟待相關部門對其進行行業管理和規范。遼寧省是中國制造業龍頭大省，具有較強的風電設備研發、制造能力。但對于風電設備制造的核心技術，目前還處于引進消化階段，如風電機組中控制系統和并網等關鍵技術設備還需要從國外引進，成套設備的國產化程度不高，并網技術更是缺少自主知識產權，這將是制約遼寧風電產業發展的一個技術瓶頸。

（四）風電專業人才緊缺，制約風電產業發展風電人才包括風資源評估人員、研發人員、工程師、制造企業工人、運維人員等。目前國內開設風電專業的大學尚在少數，每年培養的風電人才也難以滿足企業需求。特別是一些技術性強專業技術人才極度缺乏。目前遼寧風電企業的員工，多數是來自其火電企業或他行業，缺乏風電專業基礎知識。專業水平差，一旦風機運行出現故障，一般技術人員很難做出故障診斷，更難有妥善處理辦法，這直接影響風力機運行狀態，甚至使用壽命。同時，不夠專業化的現場人員不大具備發現風機運行過程中問題能力，無法及時地反饋風機運行問題，這影響了對風機設備的技術消化和改進。

二、對遼寧風力發電產業發展的對策建議

針對遼寧風電產業發展中出現的風電建設規劃不完善、本地電量消納空間有限、棄風限電嚴重；風電產業投資主體單一；風電的關鍵設備及核心技術受限于國外；技術研發和管理人才匱乏等問題，提出幾點建議。

（一）抓住技術創新這一產業發展的關鍵，加快適應風電電網及其運行體系建設技術創新是產業發展的關鍵。未來風電產業將朝著海上風電、風車大型化、風力發電設備制造技術日臻完善等趨勢發展。“十二五”科學和技術發展規劃提出，風電重點是發展5兆瓦以上風電機組整機及關鍵部件設計、陸上大型風電場和海上風電場設計及運營、核心裝備部件制造、并網、電網調度和運維管理等關鍵技術，形成從風況分析到風電機組、風電場、風電并網技術的系統布局。解決遼寧風電“棄風限電”現象，可從加快海上風電開發、增強本地消納能力、加快外送通道建設等新技術應用入手。遼寧省海上風能資源儲量豐富，但海上風電開發還基本處于空白。海上風電具有風速高、靜風期少，全負荷小時數多、環境影響小，靠近經濟發達地區，距離電力負荷中心近，風電并網和消納容易等優點。因此加快海上風電相關技術和設備的研發，是解決資源中心與負荷中心分布不均衡，棄風限電嚴重的好辦法。探索風電清潔供暖，也可以作為促進遼寧風電本地消納手段之一。風電清潔供暖的基本模式是采用蓄熱電鍋爐替代燃煤鍋爐制熱，電鍋爐在夜間電網負荷低谷段用電制熱并將多余的熱蓄起來。蓄熱電鍋爐原則上白天不用電，利用夜間蓄存的熱能滿足白天供熱需要。這樣可以增加電網負荷低谷段用電量，從而為風電并網運行提供負荷空間，增加風電在當地電網消納的比例。除了積極推動風電本地消納之外，加快外送通道即特高壓輸電的建設，將東北風電市場擴大到“三華”市場也是解決遼寧電網負荷壓力的有效途徑。

（二）放寬投資主體限制，鼓勵各種投資主體參與風電開發根據國外經驗，在分布式風力發電項目建設上應注重拓寬投資渠道，加大對民營資本投資的吸引，鼓勵全民參與是促進分布式風力發電快速發展的主要途徑。要達到拓寬投資渠道目標，應采取以下兩項措施：一是降低分布式風力發電項目的初始投資，使風力發電成本下降，風電價格大幅降低，具備與火電競爭的能力；二是建立健全風電投資管理的法律法規，使投資主體能夠清楚的計算出投資收益，增強投資者的投資信心。應在建立多層次資本市場的戰略前提下，鼓勵各種投資主體參與風電開發，鼓勵成立部級的風電開發擔保公司，完善產業貸款擔保模式，加大對風電行業參與和支持力度。建立完善的風電行業金融服務體系。建議各級金融機構，根據分布式風力發電行業的特點，成立風電開發擔保公司，完善風電產業開發貸款擔保模式，分散和化解風電項目的投資風險。

（三）依托中國裝備制造業優勢，強化風電自主創新能力遼寧是中國裝備制造業基地，具有風電成套設備制造的先天優勢。遼寧風電制造企業應該把握住機會，發揮自身優勢，通過引進消化吸收國外先進風電技術，不斷提高風電核心技術的自主研發能力，提高設備的國產化水平。抓住機遇，使遼寧省成為國內風電設備制造的龍頭，將遼寧風電設備制造產業輻射全國，乃至世界。當然，遼寧的風電企業也應該保持清醒的頭腦，由于國家對于發展清潔能源的各項政策支持，導致這一領域熱度過高，競爭加劇，資金變得非常分散。盲目跟風，單純跟隨政策導向，缺乏核心競爭力，就有可能在這個朝陽產業里，把自己推向過剩的企業。擁有核心技術，是遼寧省風電企業發展的硬道理。當前，世界風電裝備制造企業發展的已經呈現出國際化、大型化和一體化趨勢，全球十個較大的風電設備制造商占據了全球市場份額的96%，排名前4的風電設備制造商已經控制了全球75%的市場份額。與國外企業相比，我國企業的生產成本具有比較優勢，而且還有一些可發揮的優勢，例如，因為中國國土廣闊，各地氣候差異較大，可根據不同氣候、風力情況量身訂做，研制出適合不同風電場用戶要求的裝備；對于大型化風電設備，國內運輸具有運輸成本低的優勢；進口設備的維護成本相當昂貴，而國內企業則具有提供快速、便利的售后服務和低廉的維修成本優勢。

（四）加大人才培養力度是做強遼寧風電事業的根本人力資源是一個產業發展的基礎。為應對風電人才的緊缺局面，遼寧省已有一些高校開設了風電專業，如沈陽工程學院，已經于2008年開始招收風能技術與動力專業的學生，為風電企業培養急需的應用型技術人才。遼寧省應大范圍地進行風電各層次的人才的培養和培訓，特別是一線技術人員，他們是支撐風電產業的基礎。在國家層面上，也應給與相關院校必要的政策和資金支持，加大對風電專業學科建設的支持力度，培養出能滿足不同層次需求的風電專業人才。風電專業作為一個工科專業，具有很強的實踐性，在人才培養上，要注重產學研相結合、加大校企合作的力度。企業應積極參與人才培養方案的制定工作，為高校提供更多的實踐基地，共同培養出更多符合企業需要的高素質的應用型人才。這是一條人才培養的捷徑。風電企業也應重視和加強對內部人員的在職培訓和進修，有計劃的舉辦技術培訓班，對企業現有員工進行定向培養。“人才是立足之本，興業之基”。培養我們自己的高端風電人才，是風電產業提升核心競爭力的根本途徑。風電產業的根本競爭是人才的競爭,人才競爭是風電產業領域競爭中最為本質的內容。

作者：尹健單位：沈陽工程學院管理學院

風力發電論文:風力發電場通信系統論文

1風力發電場通信系統設計要遵循的基本原則

首先，在進行風力發電場通信系統的系統設計過程之中，要嚴格按照電力系統設計的基本原則完成風力發電場內部各種基本設計，并在完成風力發電場的基本設計的過程之后，再進行相應的風力發電場通信系統設計；其次，在進行風力發電場通信系統設計的過程之中，要充分的分析風力發電場在通信系統之中扮演的角色，并根據相應的電信業務的計算，對風力發電場的通信規模進行設計，并對風力發電場的通信容量進行設計，規劃好風力發電場通信系統；然后，在進行風力發電場通信系統設計的過程之中，要充分的考慮到如何進行區域通信網絡共享，幫助風力發電場充分的利用到區域的通信資源；，在進行風力發電場的電力通信建設方案的設計和技術方案的規劃的過程之中，要充分考慮到風力發電場的實際通信需求，與此同時，還要充分考慮到風力發電場的遠期發展的情況，提出可行的通信設計方案（一般情況下至少要設計出兩套較為合理的方案），在進行設備的選型和購買，完成風力發電場的電力通信建設過程。

2風力發電場通信系統設計方案

2.1風力發電場通信系統光纖通信設計方案。風力發電場通信系統光纖通信設計的過程之中，要根據風力發電場的實際施工環境進行對光纜類型的選擇。例如，在進行風力發電場電力通信系統的架設光纜的選擇的過程之中，如果在線路架下方有地線就需要選擇OPGW光纜，如果在線路架下方沒有地線，則需要選取ADSS光纜。在進行電力通信系統的光纜數量的確定的過程之中，要根據電力通信系統的傳輸長度以及針對電力通信系統的線路保護的原則來進行選擇。例如，如果電力通信系統的線路長度如果是在六十千米之下，還需要對電力通信系統之中對兩個相互獨立的傳輸通道進行保護，就需要為電力通信系統建立兩條光纜。如果如果電力通信系統的線路長度如果是在六十千米以上，只需要對電力通信系統之中的一條傳輸通道進行保護，就只需要架設一條光纜。在進行風力發電場通信系統光纖的配置的設計過程之中，也要針對實際的情況進行對風力發電場通信系統光纖的配置進行設計。例如，如果進行電力通信系統的線路保護過程之中涉及到了兩個光纖的通行通道的，就需要使用兩個2Mbit/s的光纖專用通道來進行設計。如果進行電力通信系統的線路保護過程之中只涉及到了一個光纖的通行通道的，就只需要使用一個2Mbit/s的光纖專用通道來進行設計。與此同時，在進行完光纜的設計過程之中，后續的設備選型要滿足光纖選擇的需求。

2.2風力發電場通信系統載波通信設計方案。在進行風力發電場通信系統線路的設計過程之中，要充分考慮到線路的實際高頻保護問題，具體的來說，目前的高壓線路主要有500千伏、220千伏、110千伏、35千伏這幾種，這就需要針對不同的電壓數值進行風力發電場通信系統載波通信設計，并專門規劃好相應的載波通道。在載波通道的開通過程之中，要充分的考慮到風力發電場的內部的載波現狀，保障所選取的載波頻率的篩選不會干擾的風力發電場通信系統載波通信的正常運行，與此同時，還要求所選的載波機的型號和風力發電場通信系統的設備選型保持一致。

2.3風力發電場場內通信系統設計。所謂風力發電場場內通信系統設計，主要滿足的是風力發電場內部的各個用來發電的風力發電機機組與風力發電場的升壓站監控主機之間的通信連接系統的功能的發揮。在進行設計的過程之中，要滿足以下幾個方面的設計原則：首先，要保障風力發電場的升壓站監控主機可以有效的對用來發電的風力發電機機組進行控制，還需要使用光纜將風力發電機機組和升壓站監控主機有效的連接在一起，保障升壓站監控主機對風力發電機機組的實時監控；其次，進行設計的連接用來發電的風力發電機機組與風力發電場的升壓站監控主機之間的光纜要滿足相應的通信頻率和載波頻率的要求；然后，為了保障信息傳輸的性，還要求架設相應的通信支路，并杜絕這些通信支路之間的相互干擾；再者，風電場內通信光纜的埋設方式應當采用直埋敷設的埋設方式，當風力發電場內部的架空線路走向與風力發電場的通信電纜的走向相同的時候，就可以有效的利用風力發電場內部的架空線路同桿架設的架設方式，以便于有效的減少電纜溝的施工，與此同時，電纜一般情況下要選用鎧裝電纜；，要保障好通信設備的接地操作，保障通信過程的安全運行。

3結束語

綜上所述，在進行風力發電場通信系統設計的過程之中，首先要分清設計的兩個系統，并根據風力發電場的實際情況，進行相關設計方案的選擇，保障風力發電場通信系統的正常有效運行。

作者：陳棗兒桂知進單位：甘肅建筑職業技術學院

風力發電論文:風力發電工程項目管理論文

1風力發電工程項目管理中存在的問題

1.1前期開發階段項目的評估具有一定的局限性

在風力發電工程項目中，風力資源的隨機性比較強，受到風力資源的隨機性、項目初期的電價水平、風電機組的類型不確定等多方面的影響，導致風電項目的前期開發過程中的項目評估具有一定的局限性，比如對短期觀測資料的評估具有一定的偏差、對接入系統的方案評價有缺陷等，都會導致對風電項目的可行性、投資、風險和收益等多方面的判斷出現誤差，最終影響風電項目的有效決策。

1.2對風電項目的可行性的研究與項目建設脫節

很多企業在對項目的可行性進行研究時，由于項目核準費用存在限制、基礎資料不完整、設計單位的經驗不足等原因，導致對風電項目的可行性的研究出現了一定的偏差，從而對后續的施工控制帶來影響。比如在風電項目的設計過程中缺少相應的統籌規劃、對風電項目的方案優化不夠等，都是對項目可行性研究不足的重要表現。

1.3風電并網對風電項目的開發具有一定的制約作用

當前，風電項目的發展規劃設計超前于電網的設計和規劃，風電并網是當前的一個重要發展趨勢，但是為風電的規模開發帶來了一定程度的阻礙。當前我國呈現出這樣一種現象，即風資源比較充足的地區電力資源不足，電網比較薄弱。已經開始投入運行的一些風電項目在電網調度方面受到了很大的影響，因此發電量受到限制，制約了風電的發展，對風電開發行業的發展也帶來了嚴重的影響。

2加強風力發電工程項目管理的策略

2.1加強對風電項目開發階段的管理控制

風力發電項目的前期開發工作對于項目的后續開展具有十分重要的意義。加強前期開發的控制，可以從以下幾個方面著手。及時，重視風電項目的選址以及風能資源的評估。在風電項目開發的初期，要對全國以及區域的風能資源進行了解和評估，對風能資源的等級進行評定，為風電項目的布局奠定堅實的基礎。同時要選擇的咨詢公司，對各種風能的檢測結果進行分析，提出對風電項目的開發規模以及場址選取進行優化的策略。第二，對風電場的電價水平以及上網條件進行落實。在風電項目開發的過程中，要對風電項目所在地的電網現狀以及規劃進行了解，對區域的風電電價水平進行掌握，結合實際情況，對風電項目的開發計劃進行調整。第三，對國內主流風電機組進行相應的調研工作。在風電項目開發過程中，要根據企業的風電項目規劃，對風電設備的生產企業進行調研，對風機市場的供應情況、企業項目的布局、風能資源的特點進行了解。在風電項目的可行性研究階段，也要對風電機組的型號選擇以及采購工作進行相應的指導，在當前很多風電項目中，投資數的80%都是用于風電機的采購，因此開發企業在選擇風電設備的過程中要對各種設備進行甄別和比較，減少投資風險。在采購設備的過程中，不僅要考慮到價格，還要考慮到風機廠家的技術、經濟實力、服務能力等，盡量選擇與大型企業進行合作，與綜合實力較強的企業簽訂長期合作協議。第四，對風電項目的初步投資估算進行評價。在風電項目的初期評價過程中，要根據行業內的相關規定、地方工程材料的價格等，對風機的初步投資進行估算，從而對風電項目進行相應的經濟評價，考察風電項目的盈利情況，對項目的投資估算情況進行評價，從而確定項目投資是否符合相應的風電項目的實際情況。

2.2加強風電項目的可行性研究

加強風電項目的可行性研究是對項目進行科學評價、規避風險的重要環節。在進行項目的可行性研究時，需要對項目的進度以及費用進行相應的協調，在此基礎上進行相應的研究工作。對項目的可行性進行研究，包括幾個方面的內容。及時，可以通過招標的方式確定設計咨詢單位，采用公開招標或者談判的方式，對投標的單位進行相應的資格審查，從而加強風電項目實施過程中的質量保障。第二，在合同中對工作的范圍、質量以及進度等方面的驗收工作要進行的界定。在簽訂合同時，一般采用的是建設部頒布的相關合同作為范本，與中標人進行相應的談判工作。對工作范圍進行確定時要按照相應的項目規劃的容量以及整體性進行確定，列出在不同階段的工作內容的范圍。對于工程項目的進度和報價的管理，應該要通過對投標書中的各種技術方案、人員組織機構、質量保障措施等管理，加強項目的進度和成本控制。簽訂相關和合同之后要由相應的技術人員或者管理人員啟動項目，對項目中的各種問題進行落實。比如對地形進行測量、對風能資源進行評估、對征地費用進行研究等。

2.3風電并網條件對項目開發的制約性問題的解決

風電并網對于風電項目的開發具有一定的制約，為了解決這一問題，在國家層面上，相應部門可以提出調整戰略，進行百萬千瓦級、千萬千瓦級風電基地的建設，在風能資源比較豐富的地區加強其電網條件的滿足，建立相應的風電發展規劃體制、電網配套工程等。為風電項目的開發提供必要的支持。

3結束語

隨著我國經濟的快速發展，對電能的需求越來越大，加上環境保護要求越來越高，風電項目受到的重視程度越來越高。當前風電項目的管理過程中還存在一些問題，比如可行性研究不夠、前期的評估工作不足等，為了不斷提高風電項目管理水平，需要采取相應的措施進行應對，加強風電項目的深入發展。

作者：宋金濤單位：中國水電十四局大理分公司

風力發電論文:風力發電設備管理論文

1現如今風力發電設備管理指標

目前，我國的風力發電設備在管理方面還沒有形成相對比較完善的體系，在實際的運行中，主要是依據相關的發電設備的評價和規則來進行制定。其中存在的指標類型有很多，包括可利用率、運行系數以及利用系數等等。具體來說主要表現在以下幾個方面：

1.1風電機組運行狀態

要想對風電機組的運行狀況進行深入了解，需要對其運行的實際狀態進行分析。

1.2風電設備管理指標

1.2.1單臺風電機組可利用率。具體來說，在風電機組可利用率的計算中，要嚴格按照科學的計算公式來進行，如下所示：單臺風電機組的可利用率=可用小時數/統計期間小時數×從這一公式中可以看出，單臺風電機組的可利用率和可用的時間以及統計期間的時間和經過維修之后的使用壽命之間存在著密切的聯系。只有相關的數據進行掌握，然后通過精密地計算，才能夠實現風電機組運行的安全性和性。另外，在對其進行檢修和維護的過程中，需要對相關的故障問題進行分析，因為，故障問題的出現會直接影響到風電設備的可用效率，進而對管理指標的建立產生嚴重的影響。

1.2.2單臺機組運行系數。單臺機組的運行系數主要是在固定的周期范圍內，機組的運行狀態和所用時間之間的關系。在對這一參數進行計算的過程中，需要充分考慮到電網系統的整體狀態，同時還應該將不通風速作用下的電網系統運行狀態考慮到其中。和單臺機組的可利用率相比，單臺機組的運行系數可以反應機組調度情況。

1.2.3單臺機組利用系數。這一參數就是指單臺機組的發電量在經過折合之后運行的時間，這一系數可以對設備的運行強度進行反應。同時，機組的磨損情況也可以通過這一參數來進行預測。可見，在對風電企業的發電設備進行管理和控制的過程中，對電臺機組的利用系數進行計算和預算具有較大的實際作用。

1.2.4單臺機組的處理系數。這一系數和單臺機組的可以利用率相對，更能夠對機組的運行效率和實際的產能情況進行反應。另外，還可以根據風速和風量的大小來進行具體的區別。由于單臺機組的的處理系數涉及到機組運行中產生的其他不同的系數，所以具有較大的復雜性。需要工作人員對這一問題加強重視，同時根據已有的系數和運行情況來對不符合機組運行的部分進行細致得調節和改進。充分應用單臺機組的處理系數，提升設備管理指標體系的科學性。

1.2.5單臺機組非計劃停運有關指標。具體來說，從單臺機組的分計劃停運方面可以看出，主要涉及到的參數類型主要有以下幾種：單臺機組非計劃停運系數、停運效率、發生率等等。從這些參數中可以看出計劃停運和非計劃停運的具體狀態，從而對發電設備管理指標體系的建立提供重要的依據。

2對現行風力發電設備管理指標的改進及分析

2.1完善風力發電設備管理指標的價值化評價

現行風力發電設備管理指標重實物形態、輕價值形態評價。因此，應該由原來單一的為保障完成生產任務轉向為實現企業總的經營目標，由原來以技術指標為主的考核內容轉向為技術與經濟相結合的考核內容。設備資產保值增值率的計算應考慮設備實際完好率對于期末設備總凈值的影響。設備利潤率指標數值越大，說明單位設備資金額取得的經濟效果越明顯，它是企業設備管理工作在保障與推動有效生產情況下對企業經濟效益所起綜合作用的具體體現。

2.2功效系數法在風力發電設備管理指標體系中的應用

設備管理水平的提升就是尋求平衡點。可以對多指標進行加權綜合評判，按照相互矛盾指標的重要程度加權，評價其綜合指標值。也可以尋求相互矛盾指標各自的點來評價。

2.2.1評價指標的無量綱處理。首先通過數學變換對設備管理各項評價指標進行無量綱處理。這樣做的目的是將各項評價指標的實際值分別轉化為可以同度量的設備管理指標分數。只有這樣才能把多個異量綱的評價指標綜合成一個總評價值。

2.2.2按各評價指標分數及其對應的權重，應用加權幾何平均法計算出設備管理指標體系綜合分數，然后依據檔次標準，對企業設備管理工作作出整體評價。

2.3其他設備管理指標的有益補充

設備現場管理考核指標。反映設備生產現場的維護水平，包括反映生產現場6S活動開展和水平的指標，以及6S活動過程中發現的“6源”問題的解決情況。設備維修管理指標。例如，設備維修成本指標：備件資金周轉率、維修費用占生產成本比；設備維修質量指標：設備大修返修率、維修計劃的率、帶缺陷運行機組比率等。

3結束語

目前風電行業競爭激烈，要保障企業持續穩定的發展，除擁有大量的儲備項目、精簡的財務制度和科學的管理方法外，更重要的是要提高發電設備的現代化管理水平。其中，以管理指標為主要內容的定量管理是比較有效的手段，以期達到科學、合理和公平的目的。

作者:王欣單位:大唐（赤峰）新能源有限公司

風力發電論文:風力發電商業化研究論文

1風力發電的興起

1973年的石油危機之前，風力發電技術仍處于科學研究階段，主要在高校和科研單位開發研究，政府從技術儲備的角度提供少量科研費。1973年以后，風力發電作為能源多樣化措施之一，列入能源規劃，一些國家對風力發電以工業化試點應用給予政策扶持，以減稅、抵稅和價格補貼等經濟手段給予激勵，推進了風力發電工業化的發展。進入90年代，風力發電技術日趨成熟，風場規模式建設；另一方面全球環境保護嚴重惡化，發達國家開始征收能源和碳稅，環保對常規發電提出新的、嚴格的要求。情況變化縮短了風力發電與常規發電價格競爭的差距，風力發電正進入商業化發展的前夜。

近年，世界風力發電如雨后春筍，逐年以二位數速度迅猛增長，截至1998年，全球裝機9689MW。裝機容量前10名的國家是：德國2874MW、美國1890MW、丹麥1400MW、印度968MW、西班牙834MW、荷蘭364MW、英國331MW、中國223MW、意大利180MW和瑞典174MW。

我國風力發電起步于80年代末，集中在沿海和新疆、內蒙風能帶。1986～1994年試點，1994年新疆達坂城2號風場首次突破裝機10MW(當年全國裝機25MW)，4年后，全國裝機223MW，增長9倍，占全球風力發電裝機的2.3%。

2各國政府的激勵政策

2.1美國

a)1978年通過“公共事業管理法”規定電力公司必須收購獨立發電系統電力，以“可避免成本”作為上網電價的基礎，對包括風力發電等可再生能源的投資實行抵稅政策，即風力發電投資總額15%可以從當年聯邦所得稅中抵扣(通常投資抵稅為10%，由此風力發電投資抵稅率為25%)，同時，其形成的固定資產免交財產稅。在此基礎上，加利福尼亞州能源委出臺“第4號特殊條款”，要求電力公司以當時天然氣發電電價趨勢作為“可避免成本”計入上網電價，簽訂10年不變購電合同(每千瓦時11～13美分)。這段時間加利福尼亞州風力發電發展迅猛，出現該州風力發電占全國風力發電的80%，1986年取消優惠政策，發展速度立即下降。

b)1992年頒布“能源法”，政府從鼓勵裝機轉到鼓勵多發電，由投資抵稅變為發電量抵稅，每千瓦時風力發電量抵稅1.5美分，從投產之日起享受10年。

c)1996年美國能源部“888號指令”，發電、輸電和供電分離，鼓勵競爭。

d)美國能源部圍繞2002年風電電價降到2.5美分／kWh、2005年風力發電設備世界市場占有率25%、2010年裝機10GW等目標，拔專款支持科研和制造單位進行科學研究。

e)推行“綠色電價”，即居民自愿以高出正常電價10%的費用，使用可再生能源的電量。

2.2德國

1990年議會批準“電力供應法案”，規定電力公司必須讓可再生能源上網，全部收購，以當地售電價90%作上網價，與常規發電成本的差價由當地電網承擔。政府對風力發電投資進行直接補貼，450～2000kW的機組，每千瓦補貼120美元；對風力發電開發商提供優惠的低息貸款；扶持風力發電設備制造業，規定制造商在發展中開發風力發電，最多可獲得裝備出口價格70%的出口信貸補貼。

在政府激勵政策推動下，1995年德國投產風力發電495MW，1996年364MW，躍居世界之首。但是，實施風力發電差價由當地電網承擔的政策，引發一些電力公司上訴到聯邦議會。

2.3印度

a)設立非常規能源部，管理可再生能源的發展，為可再生能源項目提供低息貸款和項目融資。

b)政府提供10%～15%裝備投資補貼，將風力發電的投資計入其它經營產業的成本，用抵扣所得稅補貼開發商。5年免稅。整機進口關稅稅率25%，散件進口為零稅率。有些邦還減免銷售稅。

c)電力電量轉移和電量貯存政策：開發商可以在任何電網使用自己風機發出的電力電量。電力公司只收2%手續費。風機發出電量貯存使用長達8個月。開發商也可以通過電網賣給第三方。

d)為風力發電及其他可再生能源提供聯網方便。

e)設低保護價，一般為每千瓦時5.8～7.4美分。

印度扶持政策是在嚴重缺電的情況下形成的。1995年印度風力發電投產430MW，1996年投產251MW，是發展中國家風力發電發展最快的國家。

2.4中國

起步晚，發展快，但扶持風力發電尚未形成統一規范的政策。

a)政府積極組織國外政府和金融機構的優惠貸款；可再生能源發電項目的貸款，在一定條件下給予2%貼息；風力發電項目在還款期內，實行“還本付息＋合理利潤”電價，高出電網平均電價的部分由電網分攤；還本付息期結束后，按電網平均電價確定。

b)1998年實行大型風力發電設備免進口關稅，發電環節增值稅暫為6%。

c)地方對征地及電力部門在聯網上給予優惠。

世界各國扶持力度各異，進程不一，見圖1。

3影響中國風電商業化的因素

當前，風力發電商業化的突出問題是：單位造價偏高(國內“雙加”工程9800～10500元／kW)，風資源特點決定設備年利用小時僅2500～3400h，再加上其它原因，使上網電價偏高。影響上網電價有以下幾個主要因素。

3.1工程費用

以某一實施中的工程為例，各項工程的費用所占百分比為：機組61.1%，塔架6.4%，土地3.0%，勘測設計1.8%，風場配套24.0%，輸電工程3.2%。其中機組占極大的比例，如果降低其成本，能大幅度減少工程造價。

3.2資金渠道

風力發電成本中85%取決于建設工程費用。工程投資中除了法定資本金外，大部分由各種信貸解決，貸款條件(利率、還款期和手續費等)對項目財務評價影響很大。外國政府優惠貸款，還款期長，利率較優惠；國際金融貸款，中長期，利率較優惠；國家政策性貸款，在滿足一定條件下貼息2%；商業銀行貸款，還款期短，利率高。

目前，政府對風力發電沒有投資補貼，優惠資金渠道不多，如果政府不采取扶待政策，恐怕風力發電建設資金渠道會較長時間影響風力發電的規模發展。

3.3稅收

1998年起免征大型風機進口關稅，這對風力發電建設是很大的扶持。(在未免征之前，關稅率24.02%，提高整個工程造價15%)。

發電環節增值稅：風力發電成本電價本來就高，又沒有進項稅扣減，不論征收6%或17%，都會使上網電價按比例上升。

對于所得稅，可再生能源項目目前沒有任何優惠，不論對經營者收益或上網電價核算都有很大的影響。

3.4投資合理收益率

以審議中的一個項目為例：總裝機15MW，外國政府優惠貸款占66%，資本金20%，國內配套貸款14%，計算如表1。收益率越高，上網電價越高。

3.5業主(開發商)的經營管理水平

開發經營者對項目全過程的管理水平，不僅影響項目的成敗，而且直接影響到風力發電能否順利進入市場競爭。

4商業化勢在必然

人們環保意識的增強，各國政府支持可再生能源的政策出臺，為風力發電的發展創造了有利環境。特別是風力發電技術經過30年實踐日趨成熟，設備的工業化可以提供性能、價格逐步下降的大型風電設備，顯示出風力發電參與電力市場競爭能力大大提高。

以美國為例，80年代初風電上網電價40美分，90年代中降到5美分，見圖2。1996年美國各州平均售電價水平4～12美分。其中，4美分2個州，4～5美分4個州，5～6美分12個州，風力發電裝機最多的加利福尼亞州平均售電價為9.8美分。

美國風電場建設可以做到每千瓦造價1000美元，上網電價5美分。荷蘭、丹麥每千瓦造價1000～1200美元，上網電價5.5美分。我國目前每千瓦造價大體是1200美元，可上網電價高達12美分。

綜上所述，我國風力發電進入商業化是必然的，問題是如何妥善解決與商業化相關的因素。

5結論

風力發電是清潔可再生能源，蘊存量巨大，具有實際開發利用價值。中國水電資源370GW，風能資源有250GW。廣東省水電資源6.6GW，沿海風能可開發量(H=40m)8.41GW。也就是說，風能與水能總量旗鼓相當。大量風能開發不可能靠某個部門或行業的財政補貼就能解決，商業化不僅是市場的要求，也是風力發電發展的自身需要。所以，風力發電商業化是必由之路，可行之路。

商業化關系到市場各方面，需要政府、業主(開發商)、電力部門和用戶一起支持和配合，共同努力方能見效。

6建議

政府、業主(開發商)、電力部門和用戶各施其責，或稱之為“四合一”方案。

6.1政府

制定可再生能源的財政扶持法規、政策性銀行優惠條款等激勵政策、稅收減免或抵稅規定，政策上支持風力發電技術開發和設備國產化。

6.2業主(開發商)

精心選點，規模開發，優化設計，降低造價；爭取優惠信貸，減輕還本付息成本；加強管理，保障設備運行率高，降低運行成本；自我約束，獲取合理的投資收益率。

6.3電力部門

保障風力發電上網收購，按規定保障風力發電上網電價，電網合理消化風電差價，聯網工程建設給予支持。

6.4用戶

接受合理分攤再生能源的差價，自愿支持再生能源的發展，購買再生能源的“綠色電價”電量。

風力發電論文:風力發電機組齒輪箱研究論文

及時節概述

風力發電機組中的齒輪箱是一個重要的機械部件，其主要功用是將風輪在風力作用下所產生的動力傳遞給發電機并使其得到相應的轉速。通常風輪的轉速很低，遠達不到發電機發電所要求的轉速，必須通過齒輪箱齒輪副的增速作用來實現，故也將齒輪箱稱之為增速箱。根據機組的總體布置要求，有時將與風輪輪轂直接相連的傳動軸（俗稱大軸）與齒輪箱合為一體，也有將大軸與齒輪箱分別布置，其間利用漲緊套裝置或聯軸節連接的結構。為了增加機組的制動能力，常常在齒輪箱的輸入端或輸出端設置剎車裝置，配合葉尖制動（定漿距風輪）或變漿距制動裝置共同對機組傳動系統進行聯合制動。

由于機組安裝在高山、荒野、海灘、海島等風口處，受無規律的變向變負荷的風力作用以及強陣風的沖擊，常年經受酷暑嚴寒和極端溫差的影響，加之所處自然環境交通不便，齒輪箱安裝在塔頂的狹小空間內，一旦出現故障，修復非常困難，故對其性和使用壽命都提出了比一般機械高得多的要求。例如對構件材料的要求，除了常規狀態下機械性能外，還應該具有低溫狀態下抗冷脆性等特性；應保障齒輪箱平穩工作，防止振動和沖擊；保障充分的潤滑條件，等等。對冬夏溫差巨大的地區，要配置合適的加熱和冷卻裝置。還要設置監控點，對運轉和潤滑狀態進行遙控。

不同形式的風力發電機組有不一樣的要求，齒輪箱的布置形式以及結構也因此而異。在風電界水平軸風力發電機組用固定平行軸齒輪傳動和行星齒輪傳動最為常見。

如前所述，風力發電受自然條件的影響，一些特殊氣象狀況的出現，皆可能導致風電機組發生故障，而狹小的機艙不可能像在地面那樣具有牢固的機座基礎，整個傳動系的動力匹配和扭轉振動的因素總是集中反映在某個薄弱環節上，大量的實踐證明，這個環節常常是機組中的齒輪箱。因此，加強對齒輪箱的研究，重視對其進行維護保養的工作顯得尤為重要。第二節設計要求設計必須保障在滿足性和預期壽命的前提下，使結構簡化并且重量最輕。通常應采用CAD優化設計，排定傳動方案，選用合理的設計參數，選擇穩定的構件和具有良好力學特性以及在環境極端溫差下仍然保持穩定的材料，等等。

一、設計載荷

齒輪箱作為傳遞動力的部件，在運行期間同時承受動、靜載荷。其動載荷部分取決于風輪、發電機的特性和傳動軸、聯軸器的質量、剛度、阻尼值以及發電機的外部工作條件。

風力發電機組載荷譜是齒輪箱設計計算的基礎。載荷譜可通過實測得到，也可以按照JB/T10300標準計算確定。當按照實測載荷譜計算時，齒輪箱使用系數KA＝1。當無法得到載荷譜時，對于三葉片風力發電機組取KA=1.3。

二、設計要求

風力發電機組增速箱的設計參數，除另有規定外，常常采用優化設計的方法，即利用計算機的分析計算，在滿足各種限制條件下求得設計方案。

（一）效率

齒輪箱的效率可通過功率損失計算或在試驗中實測得到。功率損失主要包括齒輪嚙合、軸承摩擦、潤滑油飛濺和攪拌損失、風阻損失、其它機件阻尼等。齒輪的效率在不同工況下是不一致的。

風力發電齒輪箱的專業標準要求齒輪箱的機械效率應大于97%，是指在標準條件下應達到的指標。

（二）噪聲級

風力發電增速箱的噪聲標準為85dB（A）左右。噪聲主要來自各傳動件，故應采取相應降低噪聲的措施：

1.適當提高齒輪精度，進行齒形修緣，增加嚙合重合度；

2.提高軸和軸承的剛度；

3.合理布置軸系和輪系傳動，避免發生共振；

4.安裝時采取必要的減振措施，將齒輪箱的機械振動控制在GB/T8543規定的C級之內。

（三）性

按照假定壽命最少20年的要求，視載荷譜所列載荷分布情況進行疲勞分析，對齒輪箱整機及其零件的設計極限狀態和使用極限狀態進行極限強度分析、疲勞分析、穩定性和變形極限分析、動力學分析等。分析方法除一般推薦的設計計算方法外，可采用模擬主機運行條件下進行零部件試驗的方法。

在方案設計之初必須進行性分析，而在施工設計完成后再次進行詳細的性分析計算，其中包括精心選取性好的結構和對重要的零部件以及整機進行性估算。第三節齒輪箱的構造一、齒輪箱的類型與特點

風力發電機組齒輪箱的種類很多，按照傳統類型可分為圓柱齒輪增速箱、行星增速箱以及它們互相組合起來的齒輪箱；按照傳動的級數可分為單級和多級齒輪箱；按照轉動的布置形式又可分為展開式、分流式和同軸式以及混合式等等。常用齒輪箱形式及其特點和應用見表.20.1-1。

（表20.1-1風力發電齒輪箱的主要類型和特點）。

二、齒輪箱圖例

（各種齒輪箱圖例如圖20.1～20.7所示）。

第四節齒輪箱的主要零部件箱體結構

箱體是齒輪箱的重要部件，它承受來自風輪的作用力和齒輪傳動時產生的反力，必須具有足夠的剛性去承受力和力矩的作用，防止變形，保障傳動質量。箱體的設計應按照風電機組動力傳動的布局安排、加工和裝配條件、便于檢查和維護等要求來進行。應注意軸承支承和機座支承的不同方向的反力及其相對值，選取合適的支承結構和壁厚，增設必要的加強筋。筋的位置須與引起箱體變形的作用力的方向相一致。

箱體的應力情況十分復雜且分布不勻，只有采用現代計算方法，如有限元、斷裂力學等方法輔以摸擬實際工況的光彈實驗，才能較為地計算出應力分布的狀況。利用計算機輔助設計，可以獲得與實際應力十分接近的結果。

采用鑄鐵箱體可發揮其減振性，易于切削加工等特點，適于批量生產。常用的材料有球墨鑄鐵和其他高強度鑄鐵。用鋁合金或其他輕合金制造的箱體，可使其重量較鑄鐵輕20%~30%，但從另一角度考慮，輕合金鑄造箱體，降低重量的效果并不顯著。這是因為輕合金鑄件的彈性摸量較小，為了提高剛性，設計時常須加大箱體受力部分的橫截面積，在軸承座處加裝鋼制軸承座套，相應部位的尺寸和重量都要加大。目前除了較小的風電機組尚用鋁合金箱體外，大型風力發電齒輪箱應用輕鋁合金鑄件箱體已不多見。

單件、小批生產時，常采用焊接或焊接與鑄造相結合的箱體。為減小機械加工過程和使用中的變形，防止出現裂紋，無論是鑄造或是焊接箱體均應進行退火、時效處理，以消除內應力。

為了便于裝配和定期檢查齒輪的嚙合情況，在箱體上應設有觀察窗。機座旁一般設有連體吊鉤，供起吊整臺齒輪箱用。

箱體支座的凸緣應具有足夠的剛性，尤其是作為支承座的耳孔和搖臂支座孔的結構，其支承剛度要作仔細的核算。為了減小齒輪箱傳到機艙機座的振動，齒輪箱可安裝在彈性減振器上。最簡單的彈性減振器是用高強度橡膠和鋼墊做成的彈性支座塊，合理使用也能取得較好的結果。

箱蓋上還應設有透氣罩、油標或油位指示器。在相應部位設有注油器和放油孔。放油孔周圍應留有足夠的放油空間。采用強制潤滑和冷卻的齒輪箱，在箱體的合適部位設置進出油口和相關的液壓件的安裝位置。齒輪和軸的結構

風力發電機組運轉環境非常惡劣，受力情況復雜，要求所用的材料除了要滿足機械強度條件外，還應滿足極端溫差條件下所具有的材料特性，如抗低溫冷脆性、冷熱溫差影響下的尺寸穩定性等等。對齒輪和軸類零件而言，由于其傳遞動力的作用而要求極為嚴格的選材和結構設計，一般情況下不推薦采用裝配式拼裝結構或焊接結構，齒輪毛坯只要在鍛造條件允許的范圍內，都采用輪輻輪緣整體鍛件的形式。當齒輪頂圓直徑在2倍軸徑以下時，由于齒輪與軸之間的連接所限，常制成軸齒輪的形式。

為了提高承載能力，齒輪、軸一般都采用合金鋼制造。外齒輪推薦采用20CrMnMo、15CrNi6、17Cr2Ni2A、20CrNi2MoA、17CrNiMo6、17Cr2Ni2MoA等材料。內齒圈和軸類零件推薦采用42CrMoA、34Cr2Ni2MoA等材料。采用鍛造方法制取毛坯，可獲得良好的鍛造組織纖維和相應的力學特征。合理的預熱處理以及中間和最終熱處理工藝，保障了材料的綜合機械性能達到設計要求。

齒輪箱內用作主傳動的齒輪精度，外齒輪不低于5級GB/T10095，內齒輪不低于6級GB/T10095。通常采用最終熱處理的方法是滲碳淬火，齒表面硬度達到HRC60+/-2，具有良好的抗磨損接觸強度，輪齒心部則具有相對較低的硬度和較好的韌性，能提高抗彎曲強度，而通常對齒部的最終加工是采用磨齒工藝。

加工人字齒的時候，如是整體結構，半人字齒輪之間應有退刀槽；如是拼裝人字齒輪，則分別將兩半齒輪按普通圓柱齒輪加工，用工裝將兩者對齒，再通過過盈配合套裝在軸上。

齒輪加工中，規定好加工的工藝基準非常重要。軸齒輪加工時，常用頂尖頂緊兩軸端中心孔安裝在機床上。圓柱齒輪則利用其內孔和一個端面作為工藝基準，用夾具或通過校準在機床上定位。

在一對齒輪副中，小齒輪的齒寬比大齒輪略大一些，這主要是為了補償軸向尺寸變動和便于安裝。為減小軸偏斜和傳動中彈性變形引起載荷不均勻的影響，應在齒形加工時對輪齒作修形處理。

齒輪與軸的聯接

平鍵聯接常用于具有過盈配合的齒輪或聯軸器與軸的聯接。

花鍵聯接通常這種聯接是沒有過盈的，因而被聯接零件需要軸向固定。花鍵聯接承載能力高，對中性好，但制造成本高，需用專用刀具加工。

過盈配合聯接過盈配合聯接能使軸和齒輪（或聯軸節）具有好的對中性，特別是在經常出現沖擊載荷情況下，這種聯接能地工作，在風力發電齒輪箱中得到廣泛的應用。利用零件間的過盈配合形成的聯接，其配合表面為圓柱面或圓錐面（錐度可取1：30~1：8）。圓錐面過盈聯接多用于載荷較大，需多次裝拆的場合。

脹緊套聯接利用軸、孔與錐形彈性套之間接觸面上產生的摩擦力來傳遞動力，是一種無鍵聯接方式，定心性好，裝拆方便，承載能力高，能沿周向和軸向調節軸與輪轂的相對位置，且具有安全保護作用。國家標準GB5867-86對其所推薦的四種脹緊套的結構形式和基本尺寸作了詳細的規定。

齒輪箱中的軸按其主動和被動關系可分為主動軸、從動軸和中間軸。首級主動軸和末級從動軸的外伸部分用于安裝半聯軸器，與風輪輪轂或電機傳動軸相連。為了提高性和減小外形尺寸，有時將半聯軸器（法蘭）與軸制成一體。

軸上各個配合部分的軸頸需要進行磨削加工。為了減少應力集中，對軸上臺肩處的過渡圓角、花鍵向較大軸徑過渡部分，均應作必要的處理，例如拋光，以提高軸的疲勞強度。在過盈配合處，為減少輪轂邊緣的應力集中，壓合處的軸徑應比相鄰部分軸徑加大5%，或在輪轂上開出卸荷槽。裝在軸上的零件，軸向固定應，工作載荷應盡可能用軸上的止推軸肩來承受，相反方向的固定則可利用螺帽或其他緊固件。為防止螺紋松動，可利用止動墊圈、雙螺帽墊圈、鎖止螺釘或串聯鐵絲等。有時為了節省空間，簡化結構，也可以用彈簧擋圈代替螺帽和止動墊圈，但不能用于軸向負荷過大的地方。

軸的材料采用碳綱和合金綱。如40、45、50、40Cr、50Cr、42CrMoA等，常用的熱處理方法為進行調質，而在重要部位作淬火處理。要求較高時可采用20CrMnTi、20CrMo、20MnCr5、17CrNi5、16CrNi等品質低碳合金綱，進行滲碳淬火處理，獲取較高的表面硬度和心部較高的韌性。

滾動軸承

齒輪箱的支承中，大量應用滾動軸承，其特點是靜摩擦力矩和動摩擦力矩都很小，即使載荷和速度在很寬范圍內變化時也如此。滾動軸承的安裝和使用都很方便，但是，當軸的轉速接近極限轉速時，軸承的承載能力和壽命急劇下件下降，高速工作時的噪音和振動比較大。齒輪傳動時軸和軸承的變形會引起齒輪和軸承內外圈軸線的偏斜，使輪齒上載荷分布不均勻，會降低傳動件的承載能力。由于載荷不均勻性而使輪齒經常發生斷齒的現象，在許多情況下又是由于軸承的質量和其他因素，如劇烈的過載而引起的。選用軸承時，不僅要根據載荷的性質，還應根據部件的結構要求來確定。相關技術標準，如DIN281，或者軸承制造商的的樣本，都有整套的計算程序和方法可供參考。

計算的使用壽命應不小于13萬小時。在安裝、潤滑、維護都正常的情況下，軸承運轉過程中，由于套圈與滾動體的接觸表面經受交變負荷的反復作用而產生疲勞剝落。疲勞剝落若發生在壽命期限之外，則屬于滾動軸承的正常損壞。因此，一般所說的軸承壽命指的是軸承的疲勞壽命。一批軸承的疲勞壽命總是分散的，但總是服從一定的統計規律，因而軸承壽命總是與損壞概率或性相聯系。第五節齒輪箱的使用及其維護在風力發電機組中，齒輪箱是重要的部件之一，必須正確使用和維護，以延長使用壽命。

齒輪箱主動軸與葉片輪轂的連接必須緊固。輸出軸若直接與電機聯接時，應采用合適的聯軸器，好是彈性聯軸器，并串接起保護作用的安全裝置。齒輪箱軸線與相聯接部分的軸線應保障同心，其誤差不得大于所選用聯軸器的允許值。

齒輪箱安裝后用人工盤動應靈活，無卡滯現象，齒面接觸斑點應達到技術條件的要求。按照說明書的要求加注規定的機油達到油標刻度線，并在正式使用之前空載運轉，此時可以利用電機帶動齒輪箱，經檢查齒輪箱運轉平穩，無沖擊振動和異常噪音，潤滑情況良好，且各處密封和結合面不漏油，才能與機組一起投入試運轉。

加載試驗應分階段進行，分別以額定載荷的25%、50%、75%、加載，每一階段運轉以平衡油溫為主，一般不得小于2小時，較高油溫不得超過80゜C，其不同軸承間的溫差不得高于15゜C。

齒輪箱的潤滑

齒輪箱的潤滑十分重要，良好的潤滑能夠對齒輪和軸承起到足夠的保護作用。為此，必須高度重視齒輪箱的潤滑問題，嚴格按照規范保持潤滑系統長期處于狀態。齒輪箱常采用飛濺潤滑或強制潤滑，一般以強制潤滑為多見。因此，配備的潤滑系統尤為重要。電動齒輪泵從油箱將油液經濾油器輸送到齒輪箱的潤滑管路，對各部分的齒輪和傳動件進行潤滑，管路上裝有各種監控裝置，確保齒輪箱在運轉當中不會出現斷油。

在齒輪箱運轉前先啟動潤滑油泵，待各個潤滑點都得到潤滑后，間隔一段時間方可啟動齒輪箱。當環境溫度較低時，例如小于10゜C，須先接通電熱器加機油，達到預定溫度后才投入運行。若油溫高于設定溫度，如65゜C時，機組控制系統將使潤滑油進入系統的冷卻管路，經冷卻器冷卻降溫后再進入齒輪箱。管路中還裝有壓力控制器和油位控制器，以監控潤滑油的正常供應。如發生故障。監控系統將立即發出報警信號，使操作者能迅速判定故障并加以排除。

對潤滑油的要求應考慮：1）減小摩擦和磨損，具有高的承載能力，防止膠合；2）吸收沖擊和振動；3）防止疲勞點蝕；4）冷卻，防銹，抗腐蝕。不同類型的傳動有不同的要求。風力發電齒輪箱屬于閉式齒輪傳動類型，其主要的失效形式是膠合與點蝕，故在選擇潤滑油時，重點是保障有足夠的油膜厚度和邊界膜強度。因為在較大的溫差下工作，要求粘度指數相對較高。為提高齒輪的承載能力和抗沖擊能力，適當地添加一些極壓添加劑也有必要，但添加劑有一些副作用，在選擇時必須慎重。齒輪箱制造廠一般根據自己的經驗或實驗研究推薦各種不同的潤滑油，例如MOBIL632，MOBIL630或L-CKC320，L-CKC220GB5903-95齒輪油就是根據齒面接觸應力和使用環境條件選用的。

在齒輪箱運行期間，要定期檢查運行狀況，看看運轉是否平穩；有無振動或異常噪音；各處連接和管路有無滲漏，接頭有無松動；油溫是否正常。定期更換潤滑油，及時次換油應在首次投入運行500小時后進行，以后的換油周期為每運行5，000-10，000小時。在運行過程中也要注意箱體內油質的變化情況，定期取樣化驗，若油質發生變化，氧化生成物過多并超過一定比例時，就應及時更換。

齒輪箱應每半年檢修一次，備件應按照正規圖紙制造，更換新備件后的齒輪箱，其齒輪嚙合情況應符合技術條件的規定，并經過試運轉與負荷試驗后再正式使用。第六節齒輪箱常見故障及預防措施齒輪箱的常見故障有齒輪損傷、軸承損壞、斷軸和滲漏油、油溫高等。

一、齒輪損傷

齒輪損傷的影響因素很多，包括選材、設計計算、加工、熱處理、安裝調試、潤滑和使用維護等。常見的齒輪損傷有齒面損傷和輪齒折斷兩類。

（一）輪齒折斷（斷齒）

斷齒常由細微裂紋逐步擴展而成。根據裂紋擴展的情況和斷齒原因，斷齒可分為過載折斷（包括沖擊折斷）、疲勞折斷以及隨機斷裂等。

過載折斷總是由于作用在輪齒上的應力超過其極限應力，導致裂紋迅速擴展，常見的原因有突然沖擊超載、軸承損壞、軸彎曲或較大硬物擠入嚙合區等。斷齒斷口有呈放射狀花樣的裂紋擴展區，有時斷口處有平整的塑性變形，斷口副常可拼合。仔細檢查可看到材質的缺陷，齒面精度太差，輪齒根部未作精細處理等。在設計中應采取必要的措施，充分考慮預防過載因素。安裝時防止箱體變形，防止硬質異物進入箱體內等等。

疲勞折斷發生的根本原因是輪齒在過高的交變應力重復作用下，從危險截面（如齒根）的疲勞源起始的疲勞裂紋不斷擴展，使輪齒剩余截面上的應力超過其極限應力，造成瞬時折斷。在疲勞折斷的發源處，是貝狀紋擴展的出發點并向外輻射。產生的原因是設計載荷估計不足，材料選用不當，齒輪精度過低，熱處理裂紋，磨削燒傷，齒根應力集中等等。故在設計時要充分考慮傳動的動載荷譜，挑選齒輪參數，正確選用材料和齒輪精度，充分保障加工精度消除應力集中集中因素等等。

隨機斷裂的原因通常是材料缺陷，點蝕、剝落或其他應力集中造成的局部應力過大，或較大的硬質異物落入嚙合區引起。

（二）齒面疲勞

齒面疲勞是在過大的接觸剪應力和應力循環次數作用下，輪齒表面或其表層下面產生疲勞裂紋并進一步擴展而造成的齒面損傷，其表現形式有早期點蝕、破壞性點蝕、齒面剝落、和表面壓碎等。特別是破壞性點蝕，常在齒輪嚙合線部位出現，并且不斷擴展，使齒面嚴重損傷，磨損加大，最終導致斷齒失效。正確進行齒輪強度設計，選擇好材質，保障熱處理質量，選擇合適的精度配合，提高安裝精度，改善潤滑條件等，是解決齒面疲勞的根本措施。

（三）膠合

膠合是相嚙合齒面在嚙合處的邊界膜受到破壞，導致接觸齒面金屬融焊而撕落齒面上的金屬的現象，很可能是由于潤滑條件不好或有干涉引起，適當改善潤滑條件和及時排除干涉起因,調整傳動件的參數，清除局部載荷集中，可減輕或消除膠合現象。二、軸承損壞

軸承是齒輪箱中最為重要的零件，其失效常常會引起齒輪箱災難性的破壞。軸承在運轉過程中，套圈與滾動體表面之間經受交變負荷的反復作用，由于安裝、潤滑、維護等方面的原因，而產生點蝕、裂紋、表面剝落等缺陷，使軸承失效，從而使齒輪副和箱體產生損壞。據統計，在影響軸承失效的眾多因素中，屬于安裝方面的原因占16%，屬于污染方面的原因也占16%，而屬于潤滑和疲勞方面的原因各占34%。使用中70%以上的軸承達不到預定壽命。因而，重視軸承的設計選型，充分保障潤滑條件，按照規范進行安裝調試，加強對軸承運轉的監控是非常必要的。通常在齒輪箱上設置了軸承溫控報警點，對軸承異常高溫現象進行監控，同一箱體上不同軸承之間的溫差一般也不超過15゜C，要隨時隨地檢查潤滑油的變化，發現異常立即停機處理。三、斷軸

斷軸也是齒輪箱常見的重大故障之一。究其原因是軸在制造中沒有消除應力集中因素，在過載或交變應力的作用下，超出了材料的疲勞極限所致。因而對軸上易產生的應力集中因素要給予高度重視，特別是在不同軸徑過渡區要有圓滑的圓弧連接，此處的光潔度要求較高，也不允許有切削刀具刃尖的痕跡。設計時，軸的強度應足夠，軸上的鍵槽、花鍵等結構也不能過分降低軸的強度。保障相關零件的剛度，防止軸的變形，也是提高軸的性的相應措施。四、油溫高

齒輪箱油溫較高不應超過80゜C，不同軸承間的溫差不得超過15゜C。一般的齒輪箱都設置有冷卻器和加熱器，當油溫底于10゜C時，加熱器會自動對油池進行加熱；當油溫高于65゜C時，油路會自動進入冷卻器管路，經冷卻降溫后再進入潤滑油路。如齒輪箱出現異常高溫現象，則要仔細觀察，判斷發生故障的原因。首先要檢查潤滑油供應是否充分，特別是在各主要潤滑點處，必須要有足夠的油液潤滑和冷卻。再次要檢查各傳動零部件有無卡滯現象。還要檢查機組的振動情況，前后連接有否松動等等。

風力發電論文:風力發電廠環境管理論文

摘要：根據鄧小平同志三步走的發展戰略，到2050年我國的人均國民生產總值必須達到4000USD/人·年，才能達到中等發達國家的水平。據預測2050年我國人口將達到15億～16億。屆時我國GNP將達到6萬億USD。在我國大力發展風電，使之成為我國電力工業的一個方面軍，不僅是能源開發的需要，也是環境保護的需要。風力機對環境的正面影響是不言而喻的。它不僅可以保護我們人類賴以生存的大氣減少污染。也可以保護我們的土地免受過度開發的災難。最可貴的是風電的環境的負面影響非常有限。這可以使我們人類與自然界友好相處。在地球上真正實現可持續發展的目標。

關鍵詞：風電能源開發環境保護

1、風力發電對中國經濟發展的必要性

根據鄧小平同志三步走的發展戰略，到2050年我國的人均國民生產總值必須達到4000USD/人·年，才能達到中等發達國家的水平。據預測2050年我國人口將達到15億～16億。屆時我國GNP將達到6萬億USD。根據世界各國經濟發展的經驗，要達到這一水平，人均年占有電量約為6000kwh。人均發電裝機容量為1kw。全國總裝機容量為15億千瓦。15億千瓦的裝機容量的構成如表1示。

在我國的能源構成中，雖然煤的儲存量最多，足夠我們開采使用數百年之久。但由于環境的問題，交通運輸的問題，到2050年9億千瓦的火電(主要是煤電)容量已是開發利用的極限。由表1知2億千瓦的水電和2億千瓦的核電也一樣達到了開發利用的極限，所以1億千瓦的可再生能源就構成了我國能源發展的重要組成部分。而且是最有潛力的部分。

2、風電對環境的正面影響

由于風能是一種不消耗礦物燃料的可再能源。風電的使用，相當于節省相同數量電能所需的礦物燃料。其對環境的明顯正面影響為：

2.1減少向大氣排放粉塵，CO2、NOx、SOx。

我們以煤電為例，根據我國當前最普遍使用的30萬千瓦蒸汽輪發電機組的現狀。每發1萬kwh的電，消耗約4噸標準煤；向大氣排放粉塵約0.5噸；CO2約10噸；NOx約0.05噸；SOx約0.08t。

到2050年若風電的發電量占全國所需電量的5％，即約4000億kwh，風電的裝機容量約為1.5億千瓦(風電的容量系數小，相當于煤電的裝機容量0.7億千瓦)，則每年可節省約1.6億噸標準煤，可減少向大氣排放粉塵約2000萬噸；CO2約4億噸；NOx約200萬噸；SOx約320萬噸。

2.2減少因開發一次能源如煤、石油、天然氣，所造成的環崐問題。一次能源的開采除了在砂漠地區外，通常要毀壞森林，良田和原有的各種植被。而海上油田的開采往往給海洋生態帶來不可恢復的破壞。

2.3與同樣是可再生能源的水電相比較，風電沒有水電所存在的問題。[1]

淤積問題

攔河水庫必須保持設計庫容，而隨地質條件不同，有的水庫“淤積”發生較快，這就會降低工程的發電回收效益。較好的地區的水庫壽命可達50年，但它不可能“無限期”的繼續運行。

魚類生存問題

修建水庫可以增加魚類繁殖的潛力，但是也由于截斷了魚類的回游通道而破壞了一部分魚類及其它生態物種的生存。

移民問題

用于這個問題的可量化參數是單位發電千瓦對應的移民數量。只是移民已絕無可能返回他們原先的土地。漁民搬遷比農民困難，而農民的搬遷則比城鎮工作的居民困難。

物種多樣化問題

這一術語指的是工程建設地區的物種數目。生態系統的脆弱性將使物種的多樣性（動植物種類數）受到更大的威脅。雨林帶較之草地脆弱，草地則較之大草原脆弱。而所有這些地帶的生態系統全部很脆弱。這就是說，如果環境急劇改變，就導致雨林帶更多的物種遭到滅絕。這里需要提出的問題是：有沒有用以彌補的可替代土地。或者說這項工程有沒有替代選擇方式？一般說來，選擇的可能性終歸存在。只不過需要人們假以時日，并由此而帶來資金的滯留。

土地的“損失”或占用

這里指的是原先用于農業或其它增加國民生產總值的土地，而現在不得不為此而另覓土地。在這里應當將這些原先用地的單產經濟價值與工程有效壽命期間用于發電工程占地的平均單產效益進行比較。

產生溫室氣體(CHC)問題

來自生物質，有機物分解，產生的CHC，&127;不應超過等量可燃氣體燃燒生成的量值。可以估計出腐敗的生物質產生的CO2和CH4量。

水質問題

可控制使生物腐壞的雜草，而使水質達到標準要求。有機物腐敗可能產生磷和汞元素，它們將污染或降低整個河水的水質。

3、風電對環境的負面影響

3.1噪聲

風力機的噪聲主要來源于發電機，齒輪箱和漿葉切割空氣產生的噪聲，當前風力機的噪聲水平隨著工藝水平的提高而有較大的改善，如國產200kw風力機的噪水平如表2示。

3.2視覺影響

國外有些環保工作者對在田園風景的地區建造風力機持反對意見，認為是對田園風光的破壞，是一種視覺污染，但最近有些研究表明在美景如畫的田園風光中點綴幾臺外觀美麗的風力機將起到畫龍點睛的作用，使美麗田園風光增添一些現代風味。尤其是計算機技術的發展，可以在安裝風力機前，用PHOTOSHOP等軟件制作成逼真的圖片，供人們選擇。可以選擇好的視覺影響。

3.3對鳥類生活的影響

由于風力機隨著容量的增加其掃掠面積和高度都跟著增加。當風力機安裝在鳥類飛行的通道上，產生鳥類在飛行過程中撞上運行的槳葉而命喪黃泉。尤其當風力機安裝在鳥類活動頻繁的地區。實際上這種情況也曾見于報道。最近有研究認為鳥類撞上風力機而死亡的事件從總體上來說是很稀少的，這還因為鳥類是有智力的動物，當事件發生后，其它鳥類會得到警告，避開運行中的風力機。作者甚至于見過有鳥類在正常運行的風力機機艙上建筑鳥巢，與風力機和平共處相安無事。

3.4其它方面的負面影響

建設風電廠需要占用土地來建筑風力機基礎及道路，將風電輸送到用電中需要架設輸電線路等等。這些都是風電對環境的負面影響，雖然這些影響可以隨著技術的發展而減少。但人們必須考慮這些問題，使人類的經濟活動建立在可持續發展的概念上。

4、結束語

由以上分析可知，在我國大力發展風電，使之成為我國電力工業的一個方面軍，不僅是能源開發的需要，也是環境保護的需要。風力機對環境的正面影響是不言而喻的。它不僅可以保護我們人類賴以生存的大氣減少污染。也可以保護我們的土地免受過度開發的災難。最可貴的是風電的環境的負面影響非常有限。這可以使我們人類與自然界友好相處。在地球上真正實現可持續發展的目標。

風力發電論文:風力發電商業分析論文

1風力發電的興起

1973年的石油危機之前，風力發電技術仍處于科學研究階段，主要在高校和科研單位開發研究，政府從技術儲備的角度提供少量科研費。1973年以后，風力發電作為能源多樣化措施之一，列入能源規劃，一些國家對風力發電以工業化試點應用給予政策扶持，以減稅、抵稅和價格補貼等經濟手段給予激勵，推進了風力發電工業化的發展。進入90年代，風力發電技術日趨成熟，風場規模式建設；另一方面全球環境保護嚴重惡化，發達國家開始征收能源和碳稅，環保對常規發電提出新的、嚴格的要求。情況變化縮短了風力發電與常規發電價格競爭的差距，風力發電正進入商業化發展的前夜。

近年，世界風力發電如雨后春筍，逐年以二位數速度迅猛增長，截至1998年，全球裝機9689MW。裝機容量前10名的國家是：德國2874MW、美國1890MW、丹麥1400MW、印度968MW、西班牙834MW、荷蘭364MW、英國331MW、中國223MW、意大利180MW和瑞典174MW。

我國風力發電起步于80年代末，集中在沿海和新疆、內蒙風能帶。1986～1994年試點，1994年新疆達坂城2號風場首次突破裝機10MW(當年全國裝機25MW)，4年后，全國裝機223MW，增長9倍，占全球風力發電裝機的2.3%。

2各國政府的激勵政策

2.1美國

a)1978年通過“公共事業管理法”規定電力公司必須收購獨立發電系統電力，以“可避免成本”作為上網電價的基礎，對包括風力發電等可再生能源的投資實行抵稅政策，即風力發電投資總額15%可以從當年聯邦所得稅中抵扣(通常投資抵稅為10%，由此風力發電投資抵稅率為25%)，同時，其形成的固定資產免交財產稅。在此基礎上，加利福尼亞州能源委出臺“第4號特殊條款”，要求電力公司以當時天然氣發電電價趨勢作為“可避免成本”計入上網電價，簽訂10年不變購電合同(每千瓦時11～13美分)。這段時間加利福尼亞州風力發電發展迅猛，出現該州風力發電占全國風力發電的80%，1986年取消優惠政策，發展速度立即下降。

b)1992年頒布“能源法”，政府從鼓勵裝機轉到鼓勵多發電，由投資抵稅變為發電量抵稅，每千瓦時風力發電量抵稅1.5美分，從投產之日起享受10年。

c)1996年美國能源部“888號指令”，發電、輸電和供電分離，鼓勵競爭。

d)美國能源部圍繞2002年風電電價降到2.5美分／kWh、2005年風力發電設備世界市場占有率25%、2010年裝機10GW等目標，拔專款支持科研和制造單位進行科學研究。

e)推行“綠色電價”，即居民自愿以高出正常電價10%的費用，使用可再生能源的電量。

2.2德國

1990年議會批準“電力供應法案”，規定電力公司必須讓可再生能源上網，全部收購，以當地售電價90%作上網價，與常規發電成本的差價由當地電網承擔。政府對風力發電投資進行直接補貼，450～2000kW的機組，每千瓦補貼120美元；對風力發電開發商提供優惠的低息貸款；扶持風力發電設備制造業，規定制造商在發展中開發風力發電，最多可獲得裝備出口價格70%的出口信貸補貼。

在政府激勵政策推動下，1995年德國投產風力發電495MW，1996年364MW，躍居世界之首。但是，實施風力發電差價由當地電網承擔的政策，引發一些電力公司上訴到聯邦議會。

2.3印度

a)設立非常規能源部，管理可再生能源的發展，為可再生能源項目提供低息貸款和項目融資。

b)政府提供10%～15%裝備投資補貼，將風力發電的投資計入其它經營產業的成本，用抵扣所得稅補貼開發商。5年免稅。整機進口關稅稅率25%，散件進口為零稅率。有些邦還減免銷售稅。

c)電力電量轉移和電量貯存政策：開發商可以在任何電網使用自己風機發出的電力電量。電力公司只收2%手續費。風機發出電量貯存使用長達8個月。開發商也可以通過電網賣給第三方。

d)為風力發電及其他可再生能源提供聯網方便。

e)設低保護價，一般為每千瓦時5.8～7.4美分。

印度扶持政策是在嚴重缺電的情況下形成的。1995年印度風力發電投產430MW，1996年投產251MW，是發展中國家風力發電發展最快的國家。

2.4中國

起步晚，發展快，但扶持風力發電尚未形成統一規范的政策。

a)政府積極組織國外政府和金融機構的優惠貸款；可再生能源發電項目的貸款，在一定條件下給予2%貼息；風力發電項目在還款期內，實行“還本付息＋合理利潤”電價，高出電網平均電價的部分由電網分攤；還本付息期結束后，按電網平均電價確定。

b)1998年實行大型風力發電設備免進口關稅，發電環節增值稅暫為6%。

c)地方對征地及電力部門在聯網上給予優惠。

世界各國扶持力度各異，進程不一，

3影響中國風電商業化的因素

當前，風力發電商業化的突出問題是：單位造價偏高(國內“雙加”工程9800～10500元／kW)，風資源特點決定設備年利用小時僅2500～3400h，再加上其它原因，使上網電價偏高。影響上網電價有以下幾個主要因素。

3.1工程費用

以某一實施中的工程為例，各項工程的費用所占百分比為：機組61.1%，塔架6.4%，土地3.0%，勘測設計1.8%，風場配套24.0%，輸電工程3.2%。其中機組占極大的比例，如果降低其成本，能大幅度減少工程造價。

3.2資金渠道

風力發電成本中85%取決于建設工程費用。工程投資中除了法定資本金外，大部分由各種信貸解決，貸款條件(利率、還款期和手續費等)對項目財務評價影響很大。外國政府優惠貸款，還款期長，利率較優惠；國際金融貸款，中長期，利率較優惠；國家政策性貸款，在滿足一定條件下貼息2%；商業銀行貸款，還款期短，利率高。

目前，政府對風力發電沒有投資補貼，優惠資金渠道不多，如果政府不采取扶待政策，恐怕風力發電建設資金渠道會較長時間影響風力發電的規模發展。

3.3稅收

1998年起免征大型風機進口關稅，這對風力發電建設是很大的扶持。(在未免征之前，關稅率24.02%，提高整個工程造價15%)。

發電環節增值稅：風力發電成本電價本來就高，又沒有進項稅扣減，不論征收6%或17%，都會使上網電價按比例上升。

對于所得稅，可再生能源項目目前沒有任何優惠，不論對經營者收益或上網電價核算都有很大的影響。

3.4投資合理收益率

以審議中的一個項目為例：總裝機15MW，外國政府優惠貸款占66%，資本金20%，國內配套貸款14%，計算如表1。收益率越高，上網電價越高。

3.5業主(開發商)的經營管理水平

開發經營者對項目全過程的管理水平，不僅影響項目的成敗，而且直接影響到風力發電能否順利進入市場競爭。

4商業化勢在必然

人們環保意識的增強，各國政府支持可再生能源的政策出臺，為風力發電的發展創造了有利環境。特別是風力發電技術經過30年實踐日趨成熟，設備的工業化可以提供性能、價格逐步下降的大型風電設備，顯示出風力發電參與電力市場競爭能力大大提高。

以美國為例，80年代初風電上網電價40美分，90年代中降到5美分，見圖2。1996年美國各州平均售電價水平4～12美分。其中，4美分2個州，4～5美分4個州，5～6美分12個州，風力發電裝機最多的加利福尼亞州平均售電價為9.8美分。

美國風電場建設可以做到每千瓦造價1000美元，上網電價5美分。荷蘭、丹麥每千瓦造價1000～1200美元，上網電價5.5美分。我國目前每千瓦造價大體是1200美元，可上網電價高達12美分。

綜上所述，我國風力發電進入商業化是必然的，問題是如何妥善解決與商業化相關的因素。

5結論

風力發電是清潔可再生能源，蘊存量巨大，具有實際開發利用價值。中國水電資源370GW，風能資源有250GW。廣東省水電資源6.6GW，沿海風能可開發量(H=40m)8.41GW。也就是說，風能與水能總量旗鼓相當。大量風能開發不可能靠某個部門或行業的財政補貼就能解決，商業化不僅是市場的要求，也是風力發電發展的自身需要。所以，風力發電商業化是必由之路，可行之路。

商業化關系到市場各方面，需要政府、業主(開發商)、電力部門和用戶一起支持和配合，共同努力方能見效。

6建議

政府、業主(開發商)、電力部門和用戶各施其責，或稱之為“四合一”方案。

6.1政府

制定可再生能源的財政扶持法規、政策性銀行優惠條款等激勵政策、稅收減免或抵稅規定，政策上支持風力發電技術開發和設備國產化。

6.2業主(開發商)

精心選點，規模開發，優化設計，降低造價；爭取優惠信貸，減輕還本付息成本；加強管理，保障設備運行率高，降低運行成本；自我約束，獲取合理的投資收益率。

6.3電力部門

保障風力發電上網收購，按規定保障風力發電上網電價，電網合理消化風電差價，聯網工程建設給予支持。

6.4用戶

接受合理分攤再生能源的差價，自愿支持再生能源的發展，購買再生能源的“綠色電價”電量。

風力發電論文:風力發電機并網應用論文

論文關鍵字：風能發電機電能

論文摘要：風能是一種清潔，安全，可再生的綠色能源，利用風能對環境無污染，對生態無破壞，環保效益和生態效益良好，對于人類社會可持續發展具有重要意義。進入20世紀70年代，在世界范圍內爆發的能源危機告誡人們，要生存就要尋找開發新能源，此后各國政府紛紛制定能源政策支持新能源的開發利用。現今調整能源結構、減少溫室氣體排放、緩解環境污染、加強能源安全已成為國內外關注的熱點。國家對可再生能源的利用,特別是風能開發利用給予了高度重視。

近年來，世界風力發電事業蓬勃發展，截至2006年年底，全世界風力發電裝機容量已達7422萬千瓦，預計到2010年全世界風力發電裝機容量將達到149．5吉瓦。

我國風能資源豐富。據中國氣象科學研究院的初步測算,我國陸地10m高度處可開發儲量為2.53億kW,海上可開發儲量為7.5億kW,總計約10億kW,風能利用潛力巨大。2005年以來我國每年的風電新增裝機容量連年翻番，2005年裝機容量126萬KW，2006年裝機容量260萬KW，2007年裝機容量590萬KW，至2008年底風電裝機容量已超過1000萬KW。國家規劃,到2020年中國風電裝機規模將達3000萬kW。在國家政策和資源優勢的推動下,中國風能開發利用取得了長足進步。

風力發電在并網時由于沖擊電流的存在，會對電網電壓產生影響。由于風力發電是一種間歇性能源，風電場的功率輸出具有很強的隨機性，所以為了保障風電并網以后系統運行的性，需要額外安排一定容量的旋轉備用以響應風電場的隨機波動。各種形式的風力發電機組運行時對無功功率的需求不同，依靠電容補償來解決無功功率平衡問題，發電機的無功功率與出力有關，由此也影響電網的電壓。

大型風力發電機組的投入運行，使大規模風力發電場的建設成為可能，風電事業正逐步向產業化邁進。在某些地方，風力發電已經在電網中占有了相當的比重，它的運行狀況直接關系到整個電網的安全性和性。為了更加安全、充分的利用風力資源，迫切需要深入研究大規模風電場并網運行的相關技術問題，是保障并入大規模風電場后電力系統仍然可以正常穩定運行的重要前提。

國內外研究現狀

過去很長一段時期以來，由于結構簡單、運行，風力發電系統主要采用恒速恒頻發電方式，但采用恒速恒頻方式的風力發電機組發電效率較低，而且機械承受的應力較大，相應的裝置成本較高。近年來，隨著大規模電力電子技術的日趨成熟，同時為實現不同風速下實現較大風能捕獲從而高效發電，國內外正在采用變速恒頻發電方式，變速恒頻發電方式可以大范圍內調節運行轉速,來適應因風速變化而引起的風力機功率的變化,可以較大限度的吸收風能,因而效率較高；控制系統采取的控制手段可以較好的調節系統的有功功率、無功功率,但控制系統較為復雜；低風速下風機轉速相應下降，從而大大降低了系統的機械應力和裝置成本，近年來變速恒頻風力發電機組成了大容量風力發電設備的主要選擇方向。

恒速恒頻風力發電機組的并網包括同步發電機的并網和異步發電機的并網。同步發電機在重載情況下并網，若不進行有效的控制，常會發生嚴重的無功振蕩和失步，對系統造成嚴重的影響。用于風力發電的同步發電機與電網并聯運行時，常采用自動準同步并網和自同步并網方式。前者由于風速的不確定性，通過該方法并網比較困難；后者的并網操作相對簡單，使并網在短時間內完成，但要克服合閘時有沖擊電流的缺點。異步風力發電機控制裝置簡單，而且并網后不會產生振蕩和失步，運行比較穩定。然而，異步發電機直接并網時會產生發電機額定電流5-7倍的沖擊電流，不僅對電網造成沖擊而且影響機組壽命；另外異步發電機本身不發無功功率，需要進行無功補償。[

變速恒頻風力發電系統有多種，例如同步發電機交/直/交系統的并網運行和雙饋發電機系統的并網運行。在變速恒頻風力發電的眾多種方案中,具優勢的方案是采用雙饋感應發電機的并網型交流勵磁變速恒頻風力發電機組。

同步發電機交/直/交系統并網運行時，由于采用頻率變換裝置進行輸出控制,因此并網時沒有電流沖擊,對系統幾乎沒有影響。由于同步發電機組工作頻率與電網頻率是彼此獨立的,風輪及發電機的轉速可以變化,不必擔心發生同步發電機直接并網運行可能出現的失步問題。在風電系統中使用阻抗匹配和功率跟蹤反饋來調節輸出負荷,可使風力發電機組按效率運行,向電網輸送更多的電能。

雙饋發電機系統并網運行時，風力機起動后帶動發電機至接近同步轉速時電網,并網時基本上無電流沖擊。風力發電機的轉速可隨風負載的變化及時做出相應的調整,產生較大的電能輸出。而且通過調節雙饋發電機勵磁電流的頻率、幅值和相位，可以保障發電機在變速運行的情況下發出恒定頻率的電力,并可以調節無功功率和有功功率。

交流勵磁變速恒頻風力發電系統中，發電機和電網之間是一種柔性連接，尤其對無刷雙饋電機而言，對發電機轉子側交流勵磁電流的調節與控制，就可在變速運行的任何轉速下滿足并網條件，實現變速恒頻無沖擊電流的高效并網。其勵磁繞組與電網間的雙向變頻器功率，僅為發電機系統的一小部分功率。可以預見，在未來幾年內，無刷雙饋電機在變速恒頻發電系統中將會獲得廣泛的應用，對全國的風力發電等機電產品的更新換代起推動作用，產生顯著的經濟和社會效益。

研究(設計)內容

對主要風力發電機組類型進行對比研究，不同機型的發電機原理、結構、運行特性和對電力系統的影響不盡相同，有必要進行研究。

對風力發電機組并網方式進行比較分析研究，主要是同步發電機的并網方式和異步發電機的并網方式進行比較分析，并對目前主流的變速恒頻風力發電機組中的雙饋感應發電機進行重點探討。

電壓水平是電力系統穩定運行的重要指標，研究了風力發電并網運行后電力系統的電壓特性。

從風電場接入地區的中樞點電壓水平、風電系統負荷的輕重、風電場的無功補償容量大小等各個方面分析探討影響風電機組較大注入功率的各種因素。

綜合分析幾種常用風力發電機的并網控制技術，分析比較它們各自應用于風力發電上的優缺點。并提出風力發電技術今后的發展趨勢。