目前我國生產的小型風力發電機按額定功率分為10種，分別為100W、150W、200W、300W、500W、lkW、2kW、3kW、5kW、10kW。其技術特點是：2?3個葉片、側偏調速、上風向，配套高效永磁低速發電機，再配以尾翼、立桿、底座、地錨和拉線。機組運行平穩、質量可靠，設計使用壽命為15年。風輪的最大功率系數已從初期的0.30左右提高到0.38?0.42，而且啟動風速低，葉片材料已多樣化：木質、鐵質、鋁合金、玻璃鋼復合型和全尼龍型等。風輪采用定槳距和變槳距兩種，以定槳距居多。發電機選配的是具有低速特性的永磁發電機，永磁材料使用的是稀土材料，使發電機的效率從普通電機的0.50提高到現在的0.75以上，有些可以達到0.82。小型風力發電機組的調向裝置大部分是上風向尾翼調向。調速裝置采用風輪偏置和尾翼鉸接軸傾斜式調速、變槳距調速機構或風輪上仰式調速。功率較大的機組還裝有手動剎車機構，以確保風力機在大風或臺風情況下的安全。風力發電機組配套的逆變控制器，除可以將蓄電池的直流電轉換成交流電的功能外，還具有保護蓄電池的過充、過放、交流卸荷、超載和短路保護等功能，以延長蓄電池的使用壽命。機組的價格較低，且適合于我國的低速地區應用。幾種機組型號及技術參數見表3—4。表3—4 幾種小型風力發電機組型號及技術參數產品型號風輪直徑/m葉片數風輪中心高/m起動風速/(m/S)額定風速/(m/S)停機風速/(m/S)額定功率/W額定電壓/V配套發電機品質/kgFD2-100225361810028鐵氧體80FD2-150226374015028永磁交流100FD2.1-2002.137382520028發電機150FD2.5-2002.537382530042175FD3-500337382550042釹鐵硼185FD4-1K4393825100056永磁交流285FD5.4-2K5.43948252000110發電機1500FD6.66.631048203000110電刷爪級1500FD7-5K721249405000220電容勵磁2500FD7-10K7212411.56010000220異步電機3000風電并網三大前沿問題有突破新能源開發和能源危機是當前能源領域兩大熱點問題。從能源的源頭來說，人們把傳統化石能源比作'昨天的陽光”，而新能源則是“今天的陽光”，可見人們對新能源的熱衷程度。目前來看，由于太陽能發電成本較高，生物質能源有局限性，地熱能、潮汐能又很有限，相比之下風電最受寵。

然而，風電是一種波動性、間歇性電源，大規模并網運行會對局部電網的穩定運行造成影響。目前，世界風電發達國家都在積極開展大規模風電并網的研究。隨著近兩年我國大型風電基地建設步伐逐步加快，如何解決大規模風電并網問題迫在眉睫。可再生能源發電實驗室：實現風電機組檢測零的突破9月底，中國電力科學研究院（以下簡稱“中國電科院”）可再生能源發電實驗室獲得中國合格評定國家認可委員會（CNAS）頒發的實驗室認可證書，成為國內第一家獲得國際互認風電機組測試資質的檢測機構，這將有助于規范當前良莠不齊的風電機組制造業。近幾年，我國風電發展速度驚人，風電裝機容量以每年翻一番的勢頭迅猛增長。有關專家認為，中國擁有全球最大的風電市場，在短短的幾年時間內，國內就誕生了數十家風電機組制造企業。風電機組制造業一派繁榮景象的背后卻隱藏著新的問題。一些風電機組生產商由于技術積累不足，投放到市場中的部分風電機組帶有質量問題，給并網運行帶來了嚴重的隱患。電力系統對電能質量的要求是非常嚴格的，必然要求電源運行性能達到相應的標準，更何況風電又是一種波動性、間歇性電源。如果風電不滿足電力系統對電能的質量要求，將會給電力系統帶來很大問題。記者了解到，由于目前沒有風電機組和風電場入網標準和檢測標準，絕大部分風電機組的功率曲線、電能質量、有功和無功調節性能、低電壓穿越能力等都沒有經過有資質機構的檢測。今年吉林省電網連續發生40萬千瓦風電機組同時切除的情況，其原因就是這些機組不具備低電壓穿越能力。還有一些電氣化鐵路附近的風電場，由于抗干擾能力不強，在火車經過時經常發生機組切除現象。中國電科院副總工程師、IEEE（美國電氣及電子工程師學會）電力和能源協會北京分會主席胡學浩告訴記者，風電機組的質量問題是電網安全潛在的威脅，亟需第三方檢測機構對出廠前的風電機組進行質量認證，從源頭上杜絕不合格的風電機組接入電力系統。為此，中國電科院專門成立了國內首家可再生能源發電實驗室，開展風電機組和風電場運行檢測的相關工作。“關于上述問題國外有很多經驗值得我們借鑒。中國電科院通過中德國際合作項目，聯系國外知名測試機構進行培訓、購買測試設備，并聘請國際權威專家授課，給可再生能源發電實驗室建設提供了關鍵支撐。”胡學浩說，目前可再生能源發電實驗室已經具備了風電機組功率特性測試和電能質量測試能力，完成了金風0.15萬千瓦直驅型風電機組和華創0.15萬千瓦雙饋型風電機組的測試項目，其他測試項目也正在進行中。

胡學浩還介紹，下一步可再生能源實驗室打算進行風電機組噪聲測試、機組機械載荷測試，以及風電機組低電壓穿越能力測試等能力建設。風電功率預測系統：風電并網必備技術眾所周知，風電具有間歇性和波動性，而電力系統是實時平衡的，風電的波動需要通過常規電源的調節和儲能系統來平衡，這是長期困擾風電并網的最大難題。既然風電場的出力主要由風力大小決定而難以人為控制，那么是否可以提前預知風電場的出力呢？如果能做到這一點，風電對電網的影響也會隨之變小。對此，胡學浩認為，風電功率是可以預測的，而且是風電并網必備的技術手段之一。通過風電功率預測，可以合理安排常規電源的運行方式，降低電力系統的備用容量，提高電力系統運行的經濟性，同時提高電力系統接納風電的能力。因此，風電功率預測系統必將是今后電網穩定運行、電網調度、電力市場運營等需要的重要技術支持。據胡學浩透露，中國電科院目前正承擔著國家科技支撐計劃《風電場輸出功率預測系統的開發及示范應用》，以及國家電網公司多個科研項目。該院正在進行風電功率預測方法研究并在七個網、省公司建立風電功率預測系統，全部項目將于2009年完成。第一個示范工程項目一一吉林電網風電功率預測系統將于近期投入運行。風電并網技術標準：引導風電場規范建設不同電源送出的電力有優劣之分。如果風電質量不達標，電網安全就會受到嚴重影響。胡學浩分析認為，國家要求電網企業全額收購并網風電，指的也是符合標準的風電，隨著近幾年風電快速增長，出臺風電并網相關的技術標準顯得尤為迫切。在胡學浩看來，對風電場并網作出相應的技術規定，一方面能夠保證風電場和電力系統的安全穩定運行，明確電網企業和風電開發商的責任和義務，適應我國今后大規模建設風電場的實際需要；另一方面，對國產化風電機組的技術發展方向提供了正確的引導，使國產化風電機組性能逐漸達到國際先進水平。據介紹，從2005年開始，中國電科院就開始著手編制我國《風電場接入電力系統技術規定》和國家電網公司《風電場接入電網技術規定研究》。當年年底，國家質檢總局和國家標準化委員會就發布了GB/Z19963-2005《風電場接入電力系統技術規定》。目前中國電科院正在進行該標準的修訂工作，使之更適應當前和未來我國風電大規模發展的需求。直驅式風力發電并網變流器裝置

摘要從控制原理、電路拓撲、技術特點、實驗分析等方面簡明扼要地闡述了直驅式風力發電并網變流器。此變流器網側功率因數高，電流諧波失真系數（THD）小，動態響應快，呈電流源特性，易于多單元并聯。關鍵字風力發電；直驅式變流器；電流諧波失真系數（THD）0引言風力發電是目前最具有形成規模化和最具備商業化的可再生能源技術。而實際上風力發電在很大程度上取決于變速恒頻發電系統的發展，變速恒頻發電系統已經成為MW級以上風力發電機組的主流技術。所謂變速恒頻，就是通過調速控制，使風力發電機組風輪轉速能夠跟隨風速的變化，最大限度地提高風能的利用效率，有效降低載荷，同時風輪及其所驅動的電機轉速變化時，保證輸出的電能頻率始終與電網頻率一致。變速恒頻風力發電系統主要分為雙饋式和直驅式兩種類型。雙饋式由于其變流器串聯在雙饋發電機的轉子繞組中，其容量只有系統總功率的1/4?1/3，有效地降低了系統成本；與雙饋式相比，直驅式采用低速永磁同步發電機結構，無齒輪箱（或半直驅式，采用一級齒輪箱），也無滑輪，機械故障少，損耗小，運行效率高，維護成本低，但是，由于直驅式采用系統全功率傳輸，初始成本相對較高。目前國內許多高校、研究所和企業主要研究、跟蹤，消化吸收雙饋式并網變流器，而我們公司近年來利用多年研究開發大功率變頻器主電路拓撲和回饋并網控制技術的優勢，專注直驅式風力發電并網控制技術的開發，成功研制出該產品，并已安裝調試于內蒙古包頭市，現已成功運行數月，且無故障記錄。1控制原理MW級大功率直驅式并網變流器采用多單元并聯結構，單個單元的主電路拓撲采用交-直-交電壓型結構，如圖1或圖2所示，圖1采用二極管不控整流和Boost升壓穩壓電路，圖2采用PWM全控整流電路。

?1左+jrt圖i帶有電典升壓穩居電路拓樸jrt.」〔區2PWM整流電珞拓4卜采用圖1主電路拓撲，通過Boost升壓穩壓環節將很好地控制后端逆變器的輸入直流電壓，即不論二極管不控整流的輸出直流電壓變化多大，通過Boost升壓穩壓電路后，其直流電壓基本穩定，使后端逆變器調制度范圍好，提高運行效率，減小損耗，同時，Boost電路還可以對永磁同步發電機輸出側進行功率因數校正。采用圖2主電路拓撲，通過PWM可控整流技術，可以很好地處理發電機端的交流電壓不穩、諧波較大和直流側電壓變化大的問題，是最具發展前途的主電路結構方式。兩種主電路各有各的優缺點。控制上采用電流內環，電壓外環雙閉環矢量控制技術。各個單元采用載波移相多重化技術，無須額外增加濾波器，便能使網側電流諧波失真系數THDV國標5%的要求。2技術特點山東新風光電子科技發展有限公司利用多年研制低壓大功率變頻器的主電路拓撲和能量回饋并網技術，成功研制并已成功用于風力發電項目中的直驅式風力發電并網變流器，其技術特點有：1） 控制上采用電壓電流雙閉環矢量控制，呈現電流源特性，電流環是直驅式風力發電并網變流器控制的核心；2） 變流器對電網呈現電流源特性，容易做多單元并聯，易于大功率化組裝，各個單元之間采用多重化載波移相，極大地減小了網側電流總諧波；3） 網側逆變器采用三電平電路拓撲，適應網側電壓范圍廣，同時也有益于減小網側諧波電流；

4） MW級變流器需多個單元并聯組合，系統控制會自動分組工作，很容易線性化并網回饋功率，易于整個風電項目的系統控制，同時有益于減小電流總諧波；5） 并網變流器采用先進的PWM控制技術，可以靈活調節系統的有功和無功功率，減小開關損耗，提高效率，自動使并網功率最大化；6） 動態響應快，根據風電整體控制，可以瞬時滿足大范圍功率變化要求，適應性強；7） 具有過熱、過流、短路、旁路、網側電壓異常等各種保護功能，具有多種模擬量和數字量接口，具有CAN總線或RS485串行總線等接口，與風電項目中的其它部分連接方便，控制靈活。3實驗波形分析圖3是并網電流為60A時的網側電壓電流波形圖，圖4是并網電流為100A時的網側電壓電流波形圖。從兩圖可以看出，網側電流正弦化，且與電網電壓反相，呈現負的單位功率因數，同時也能觀察到隨著電流的增大，網側電流的諧波失真系數（THD）越來越小，即整體效率越來越高。4結語直驅式風力發電并網變流器采用交-直-交三電平電壓型主電路拓撲，呈控制電流源特性，容易并聯，易于大功率化組裝，網側電流正弦化，可以軟并網，對電網無沖擊，無污染，可以廣泛用于風力發電等可再生能源項目中。2007中國風力發電機組總裝企業概況（摘登）《風電設備》雜志社主編中國風力發電信息網主編中國農機協會風能設備分會秘書長祁和生一、風電機組制造企業概況截至2007年7月底，國內風電機組制造商共有40家，其中國有、國有控股公司17家，民營制造企業共12家，合資企業7家，外商獨資企業4家。全國總裝企業基本情況見附表。根據企業的產品產業化落實程度，大致可分為以下三種類型:

第一類：產業化落實程度比較好，巳基本具備大批量生產能力的風電機組制造企業，包括新疆金風科技股份有限公司、華銳風電科技有限公司、東方汽輪機有限公司和浙江運達風力發電工程有限公司、南通航天萬源安訊能風電設備制造有限公司等6家；第二類：巳試制出樣機或巳具備小批量生產能力的風電機組制造企業，包括保定惠德風電工程有限公司、上海電氣風電設備有限公司、沈陽華創風能有限責任公司、江蘇新譽風力發電設備有限公司、浙江華儀風電有限公司、湖南湘電風能有限公司、廣東明陽風電技術有限公司、北京北重汽輪機有限責任公司、廣州英格風電設備制造有限公司等11家；第三類：正在開展樣機試制或整機設計工作，產業化工作有待進一步落實的風電機組制造企業，包括重慶海裝科技發展有限公司、瑞能北方風電設備有限公司、保定天威風電科技有限公司、上海萬德風力發電股份有限公司、中國南車集團株洲電力機車研究所、無錫寶南機器制造有限公司、國電聯合動力技術有限公司等19家。第四類：巳有成熟的設計制造技術，正在國內建造總裝或部件企業的國外獨資企業，包括：通用電氣能源（沈陽）有限公司、歌美颯風電（天津）有限公司、維斯塔斯風力發電設備（中國）有限公司、蘇司蘭能源（天津）有限公司等4家。二、 風電機組技術特點國內正在制造和生產的風電機組其主要技術特點，大致可分為以下三類：第一類：雙饋式變槳變速機型，是目前大部分企業所采用的風電技術，技術巳成熟，屬風電行業主流的先進技術。像通用電氣、歌美颯、維斯塔斯、蘇司蘭、華銳、東汽、上海電氣、北重、沈陽華創等公司就是采用的這種技術。第二類：直驅永磁式變槳變速機型，是近幾年發展起來的先進技術，技術也巳成熟，是未來風電技術的發展方向。像金風科技、湘電風能、上海萬德、廣西銀河、常州新譽等公司就是采用的這種技術。第三類：失速型定槳定速機型，不是目前市場的主流技術，但技術成熟，運行維護經驗相對豐富，設備性能和產能比較穩定。如金風科技和浙江運達的600kW、750kW機組等。三、 風電機組技術來源國內正在制造和生產的風電機組其主要技術來源，大致可分為以下四類：第一類：引進國外的設計圖紙和技術，或者是與國外設計技術公司聯合設計，在國內進行制造和生產。象金風科技引進的1200kW、1500kW風電機組，現在巳在國內批量生產和供貨。還有浙江華儀、廣東明陽、國電聯合動力的1500kW機組，重慶海裝、上海電氣的2000kW等公司都是采取這種方式引進的，現在這些公司正在進行樣機試制過程中。第二類：購買國外成熟的風電技術，在國內進行許可生產。象金風科技的600kW、750kW，浙江運達的750kW、華銳風電、東汽的1500kW、風電機組，都在國內成功生產并實現產業化，這些機組是國內的主力機型。還有重慶海裝的850kW，保定惠德、武漢國測、吳忠儀表的1000kW，上海電氣的1250kW，北重的2000kW等公司都是采取這種方式引進的，現在這些公司正在進行樣機試制過程中。第三類：與國外公司合資，引進國外的成熟技術在國內進行生產。象航天安迅能、恩德風電的1500kW，在國內巳成功生產并實現產業化。還有湘電風能、瑞能北方的2000kW等公司都是采取這種方式引進的，現在這些公司正在進行樣機試制過程中。第四類：國外的風電機組制造公司在國內建立獨資企業，將其成熟的設計制造技術帶來