摘要：该文介绍了国内外风电发展的概况；分析了风力发电技术的发展；论述了当前风力发电所存在的主要问题和解决办法。

　　关键词：风力发电；发展现状；存在问题；解决方法

　　风力发电越来越受到人们的重视。近年来，世界上发展最快的可再生能源当属风力发电，装机容量每年增长超过 30%。风电发展最快的德国，据统计，2004 年风电约占发电总量的 5.3%。我国风能资源丰富，理论可开发总量将近 2.53×108 kW，与世界先进水平相比，我国风电发展有很大差距，但近年来我国风电也得到了较快的发展。截止到 2005 年底，我国除台湾省外累计风电机组 1859 台，装机容量 126×104 kW[1] ，占全国电力装机容量 5×108
kW的 0.25%。

　　1 世界风电的发展概况

　　美国 2002 年风能装机新增 10%，410 MW新设备投入使用。2003 年，美国新增风电装机容量 1687 MW，与美国风电装机历史最好水平 2001 年（1696 MW）持平，累计风电装机容量已超过 6370 MW。美国风电装机容量在过去的 5 年中平均增长率达到 28%，两位数的平均增长既体现了较强的市场需求，同时也面临许多挑战。

　丹麦是最早利用风力发电的国家。2002 年丹麦新增装机容量 497 MW，总容量达 2880MW，可满足 20%的国家电力需求。成为世界上使用风电比例最高的国家。丹麦风电产业是
国民经济的主导产业之一，世界上大约一半的风力发电机源自丹麦。全球十大风机制造商中，丹麦占 6 家。

　　德国是世界上风力发电规模最大的国家，风电装机总量占世界的 55%，达 12001 MW，可满足 4.5%的国家电力需求。德国的风机制造能力强、水平高，德国安装的大部分风电机组是本国制造的。

　　在亚洲，最具发展潜力的是印度、日本和中国。印度的风电装机容量增加较多，2002年新增装机容量 195 MW。截止到 2003 年 3 月底，日本的风电装机容量已达 460 MW，占世界的 1%左右[3] 。

　　根据美国风能协会(AWEA)、欧洲风能协会(EWEA)和印度风机制造商协会(IWTMA)的
统计，截止至 2003 年底，世界风电总装机容量达 39294 MW[4] 。各国风电装机容量详见图 1。


　　2 我国风电发展的状况

　　我国是世界上利用风能最早的国家之一，可以开发利用的风能资源仅次于前苏联和美国，为世界第三位[5]。我国风电场的建设起步于 1986 年，在山东容城建成我国第一个并网型风电场。十多年来，我国风力发电得到了很大发展，政府对风力发电日益重视，风力发电场装机容量不断增加。2005 年我国除台湾省外新增风电机组 588 台，装机容量 498 MW，新增 18 个风电场。与 2004 年当年新增装机 198 MW相比，2005 年当年新增装机增长率为252%。截至 2005 年底，我国除台湾省外累计风电机组 1859 台，装机容量 1260MW，共有个 59 个风电场，分布在 15 个省（市、区、特别行政区）。除台湾省外各省（市、区）风电装机容量见图 2。与 2004 年累计装机 764 MW相比，2005 年累计装机增长率为 65.2%。但相对来说，目前国外已发展MW级风机，我国制造的风机最大容量仅 600 kW。我国制订的发展规划中提出风电装机容量到 2015 年达到 7 GW，到 2020 年达到 20 GW的风电发展目标

　　3 风力发电技术的发展
　　经过 20 多年的不断发展，世界风力发电技术又向前迈进，主要体现在以下方面。

　　3.1 单机容量继续稳步上升

　　20 世纪 80 年代单机功率 55 kW 左右为主； 90 年代初期以 100～300 kW 为主；90 年代中期则以 450～600 kW 为主。以德国为例：2003 年上半年所安装的 536 台风机的总功率为 853.38 MW，平均每台的额定功率为 1558.54 kW。而且，单机容量为 5 MW 的风机已进入商业运行阶段。

　　3.2 变浆调节方式迅速取代失速功率调节方式

　　失速调节方式的主要缺陷是：风力发电机组的性能受叶片失速性能的限制，额定风速较高，在风速超过额定值时发电功率有所下降。采用变浆调节方式充分克服以上缺陷，故得到了迅速的应用。在德国 2003 年上半年所安装的风机中，就有 91.2%的风机采用的是变浆调节式。

　　3.3 变速恒频方式迅速取代恒速恒频方式

　　变速恒频方式通过控制发电机的转速，能使风力机的叶尖速比（rip speed ratio）接近最
佳值，从而最大限度的利用风能，提高风力机的运行效率。在德国 2003 年上半年所安装的
风机中，有 90.5%的风机采用了变速恒频方式。

　　3.4 运行可靠性提高

　　风电机组现在的年利用率从 20 世纪 80 年代的 50%左右提高到 95%以上。风力发电已是一种相当可靠的发电方式。在风力发电机组中采用了计算机技术以及检测和自动控制技术，使风机的运行和控制实现了自动化。控制系统通过若干传感器及时收集风向、风速、风力等信息，经计算机处理、调整，使风机能够适应风力的变化，在最佳状态下运行。

　　我国从 20 世纪 70 年代开始研制大型的并网型风电机组，到 1997 年才走向了市场。目前我国已基本掌握了 200～600 kW 大型风电机组的制造技术，这几年有了较快发展，装机市场份额从 1997 年的 0.71%增长到 2002 年的 42.6%。

　　4 风力发电中存在的问题及解决途径

我国风能储量丰富，有专家称，我国内蒙古地区的风电可开采量就有 3 个三峡的水电容量，但我国风电开发水平十分落后。到 2002 年底，我国共有 32 处风电场，总容量约 468MW，相当于美国 20 年前的装机容量，小于德国 2002 年底累计装机容量的 4%，即使与风能资源和全部电力装机容量都远低于我国的印度相比，我国的风电建设也远远落后，2002年印度的累计风电装机容量相当于中国的 3 倍多，约有 1500 MW [7] 。

　　制约我国风电发展突出的主要问题。

　　4.1 政策问题

　　世界各国的可再生能源发电的发展都离不开强有力的激励政策，包括税收、信贷、补
贴和价格等方面。中国目前没有一部专门针对可再生能源发电的法律，现有的一些激励政策
尚不完善。

　　4.2 技术问题

　　风资源的不确定性和风电机组本身的运行特性，使风电机组的输出功率是波动的[9]，可能影响电网的电能质量，如电压偏差、电压波动和闪变、谐波等。电压波动和闪变是风力发电对电网电能质量的主要负面影响之一。

　　风力发电引起的电压波动和闪变采用静止无功补偿器和感性储能装置来减小，但由于风资源的不确定性、风电机组单机容量不断增加，风力发电引起的电压波动和闪变还有待进一步研究。

　　目前并网风电场的容量还比较小，在电力系统保护配置和整定计算时往往没有考虑风电场的影响，而是简单地将风电场认为是一个负荷，不考虑其提供短路电流。然而，当大规模的风电场接入系统后，在电网发生故障时风力发电机组将向短路点提供一定的短路电流。
　　在此情况下如果系统保护配置和整定仍不考虑风电场的影响是不合理的，实际运行时可能导
致保护的误动。

　　风电场对系统继电保护将产生一定的影响，在进行系统继电保护的配置和整定时，应该计及风电场提供的短路电流，具体应按照如下原则来考虑：

　　如果保护动作很快(小于 5 个周波)，则必须考虑风电短路电流对保护的影响。保护的配置和整定必须按双电源来考虑，必要时还需加装方向保护。

　　当保护动作时间大于 5 个周波，可以不考虑风电短路电流对电流保护的影响。因为风电短路电流衰减很快，保护从时间上已经躲过。

　　风电场的运行和维护水平与国外风电场及国内火电厂的运行相比有明显的差距，缺乏对运行过程中出现的问题和故障的详细记录和分析。现在，我国政府及与风电有关的研究、开发、运行和生产部门已认识到这些问题，并采取了很多措施，不久的将来将会迎来我国风电发展的一个新的飞跃。

参考文献
[1]夏阳，王革华，赵勇. 中国风电并网若干问题的博弈研究. 可再生能源,2005，(1).
[2]关立山. 世界风力发电现状及展望. 全球科技经济嘹望,2004，(7).
[3]包耳. 风力发电技术的发展现状.可再生能源,2004，(2)
[4]李亚西，武鑫，赵斌, 等. 世界风力发电现状及发展趋势. 太阳,2004(1).
[5]王承煦，张源.风力发电[M]. 中国电力出版社,2002，(8)
[6]朱洪波，张俊杰，霍福鹏. 风力发电在国内外的发展状况. 广东输电与变电技术,2004,(3).
[7]王晓蓉，王伟胜，戴慧珠. 我国电力发电现状和展望. 中国电力,2004,37(1).
[8]樊艳芳. 电压不平衡与风电厂运行之间相互影响的研究. 电力系统及其自动化学
报,2002,(8).
[9]孙涛，王伟胜，戴慧珠，杨以涵. 风力发电引起的电压波动和闪变. 电网技术,2003,27(12).