一、中國(guó)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備存在的種類(lèi)

1、定槳距失速調(diào)節(jié)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)

定槳距是指葉片被固定安裝在輪轂上，其槳距角（葉片上某一點(diǎn)的弦線與轉(zhuǎn)子平面間的夾角）固定不變，失速型是指槳葉翼型本身所具有的失速特性（當(dāng)風(fēng)速高于額定值時(shí)，氣流的攻角增大到失速條件、使槳葉的表面產(chǎn)生渦流，效率降低，以達(dá)到限制轉(zhuǎn)速和輸出功率的目的）。這種技術(shù)是丹麥風(fēng)電制造技術(shù)的核心。目前國(guó)內(nèi)新疆風(fēng)能公司，洛陽(yáng)拖拉機(jī)廠，西安維德風(fēng)力發(fā)電公司生產(chǎn)的600KW風(fēng)電機(jī)，全都采用了這種技術(shù)。這種風(fēng)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單可靠，控制系統(tǒng)可以大大簡(jiǎn)化，其缺點(diǎn)是葉片重量大（與變槳距風(fēng)機(jī)葉片比較），輪轂、塔架等部件受力增大。這種風(fēng)電機(jī)基本上都采用了鼠籠型轉(zhuǎn)子，有一部分機(jī)組為了提高低風(fēng)速時(shí)段的發(fā)電效率，采用了變極技術(shù)。

2、變槳距調(diào)節(jié)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)

變槳距是指安裝在輪轂上的葉片?？梢越柚刂萍夹g(shù)改變其槳距角的大小。其調(diào)節(jié)方法分為三個(gè)階段：

第一階段為開(kāi)機(jī)階段，當(dāng)風(fēng)電機(jī)達(dá)到運(yùn)行條件時(shí)，計(jì)算機(jī)命令調(diào)節(jié)槳距角。第一步將槳距角調(diào)到45°，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定時(shí)，再調(diào)節(jié)到0°，直到風(fēng)電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速并網(wǎng)發(fā)電；第二階段當(dāng)輸出功率小于額定功率時(shí)，槳距角保持在0°位置不變；第三階段，當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出功率達(dá)到額定后，調(diào)節(jié)系統(tǒng)即投入運(yùn)行，當(dāng)輸出功率變化時(shí)，及時(shí)調(diào)槳距角的大小，在風(fēng)速高于額定風(fēng)速時(shí)，使發(fā)電機(jī)的輸出功率基本保持不變。這類(lèi)風(fēng)力發(fā)電機(jī)制造商的典型代表是丹麥的Vestas公司。變槳距調(diào)節(jié)的主要優(yōu)點(diǎn)是：槳葉受力較小，槳葉可以做的比較輕巧。由于槳距角可以隨風(fēng)速的大小而進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，因而能夠盡可能多的捕獲風(fēng)能，多發(fā)電力，又可以在高風(fēng)速時(shí)段保持輸出功率平穩(wěn)，不致引起異步發(fā)電機(jī)的過(guò)載，還能在風(fēng)速超過(guò)切出風(fēng)速時(shí)通過(guò)順槳（葉片的幾何攻角趨于零升力的狀態(tài)）防止對(duì)風(fēng)力機(jī)的損壞，這是MW級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)展方向。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，故障率相對(duì)較高。

由于風(fēng)的隨機(jī)性和間歇性特點(diǎn)，使風(fēng)電機(jī)的出力變化很大，這樣機(jī)組的動(dòng)態(tài)負(fù)荷增加，對(duì)電網(wǎng)的沖擊增大。為此，可通過(guò)增大異步發(fā)電機(jī)允許滑差率的辦法加以解決。鼠籠型異步發(fā)電機(jī)允許的滑差率為S = -1--5%。而繞線式異步發(fā)電機(jī)允許的滑差率為S = -1～-10%，滑差率的增大相當(dāng)于在定、轉(zhuǎn)子間增加了一個(gè)彈性環(huán)節(jié)，對(duì)于減少功率波動(dòng)，提高供電質(zhì)量是非常有利的。以上兩種異步發(fā)電機(jī)，盡管帶一定滑差運(yùn)行，從切入風(fēng)速（3～4m/s）到切出風(fēng)速（25m/s），發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速變化最大可達(dá)10%，當(dāng)極對(duì)數(shù)p = 2時(shí)，轉(zhuǎn)速在n = 1500?650轉(zhuǎn)/分之間變化，設(shè)增速齒輪的變比為60：1，則風(fēng)機(jī)葉片轉(zhuǎn)速的變化范圍為25～27.5轉(zhuǎn)/分，實(shí)際運(yùn)行中，滑差S是很小的，因而葉片轉(zhuǎn)速變化范圍也是很小的，因此看上去風(fēng)機(jī)葉片似乎是在“恒速”旋轉(zhuǎn)，故通常又稱這種風(fēng)力發(fā)電機(jī)為恒速風(fēng)電機(jī)。

3、變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)

變速恒頻是指在風(fēng)力發(fā)電的過(guò)程中，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以隨風(fēng)速而變化，然后通過(guò)適當(dāng)?shù)目刂拼胧┦蛊浒l(fā)出的電能變?yōu)榕c電網(wǎng)同頻率的電能送入電力系統(tǒng)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)把風(fēng)能通過(guò)旋轉(zhuǎn)葉片及發(fā)電機(jī)變?yōu)榻涣麟娔埽ㄆ漕l率隨風(fēng)速而變化），通過(guò)整流裝置將交流電變?yōu)橹绷麟姡偻ㄟ^(guò)逆變裝置將直流電變?yōu)楹泐l（工頻）交流電能，最后通過(guò)升壓變壓器，送入電力系統(tǒng)。變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是非常突出的：（1）風(fēng)力機(jī)可以最大限度的捕獲風(fēng)能，因而發(fā)電量較恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)大；（2）較寬的轉(zhuǎn)速運(yùn)行范圍，以適應(yīng)因風(fēng)速變化引起的風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速的變化；（3）采用一定的控制策略可以靈活調(diào)節(jié)系統(tǒng)的有、無(wú)功功率；（4）可抑制諧波，減少損耗，提高效率。其主要問(wèn)題是由于增加了交－直－交變換裝置，大大增加了設(shè)備費(fèi)用。

4、交流勵(lì)磁雙饋發(fā)電機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)

采用的發(fā)電機(jī)為轉(zhuǎn)子交流勵(lì)磁雙饋發(fā)電機(jī)，其結(jié)構(gòu)與繞線式異步電機(jī)類(lèi)似。由于這種變速恒頻控制方案是在轉(zhuǎn)子電路實(shí)現(xiàn)的，流過(guò)轉(zhuǎn)子電路的功率是由交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)行范圍所決定的轉(zhuǎn)差功率，該轉(zhuǎn)差功率僅為定子額定功率的一小部分，因此雙向變頻器的容量?jī)H為發(fā)電機(jī)容量的一小部分，這樣該變頻器的成本以及控制難度大大降低。

這種采用交流勵(lì)磁雙饋發(fā)電機(jī)的控制方案除了可實(shí)現(xiàn)變速恒頻控制，減小變頻器的容量外，還可實(shí)現(xiàn)有功、無(wú)功功率的靈活控制，對(duì)電網(wǎng)而言可起到無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔?。缺點(diǎn)是交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)仍然有滑環(huán)和電刷。

二、風(fēng)電設(shè)備的發(fā)展動(dòng)態(tài)分析

（1）單機(jī)容量向大型化發(fā)展

為了降低單位千瓦造價(jià)及發(fā)電成本，世界各國(guó)競(jìng)相研制大功率的風(fēng)電機(jī)，進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)及中間試驗(yàn)，從1978年~1995年間已建成兆瓦級(jí)機(jī)組25臺(tái)。目前世界上兆瓦級(jí)的風(fēng)電機(jī)已具備了商業(yè)化價(jià)值，其單機(jī)容量可達(dá)1500 kW。

（2）風(fēng)電機(jī)組由恒速運(yùn)行向變速運(yùn)行發(fā)展

由于變速運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組具有：①發(fā)電量大；②對(duì)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速變化的適應(yīng)性好；③具有較高的尖速比，因而可將槳葉做得更薄，降低生產(chǎn)成本，降低噪音及提高風(fēng)輪的效率；④能十分精確地控制功率因素等優(yōu)點(diǎn)，已成為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)展方向。但由于目前尚存在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在較大風(fēng)速范圍內(nèi)運(yùn)行避免發(fā)生共振和引起塔架共振以及電能質(zhì)量和電子元件的成本等技術(shù)與經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題，因而尚處于初始發(fā)展階段，市場(chǎng)上僅有幾個(gè)中等容量的變速風(fēng)電機(jī)產(chǎn)品。德國(guó)Enercon公司是生產(chǎn)變速風(fēng)電機(jī)最多的公司。瑞典、荷蘭、加拿大和意大利都在開(kāi)發(fā)研制大容量A-D-A（交－直－交）變速風(fēng)電機(jī)組。目前市場(chǎng)上廣為采用的雙速風(fēng)電機(jī)不僅具有變速風(fēng)電機(jī)的一些優(yōu)點(diǎn)，且不存在電力變換設(shè)備的費(fèi)用和復(fù)雜性，因而得到很多公司的青睞。

（3）定槳距向變槳距方向發(fā)展

變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能主動(dòng)以全順槳方式來(lái)減少葉輪所承受的風(fēng)壓，具有結(jié)構(gòu)輕巧良好的變風(fēng)速性能和運(yùn)輸、起吊難度小等優(yōu)點(diǎn)，因而是大容量風(fēng)電機(jī)的發(fā)展方向。從已建25臺(tái)大型兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)樣機(jī)情況看除Nordic 100和Gamma 60二臺(tái)機(jī)組采用定槳距外，其余23臺(tái)大型兆瓦機(jī)組均采用變槳距。

三、國(guó)內(nèi)風(fēng)電投產(chǎn)發(fā)電設(shè)備容量越過(guò)100萬(wàn)千瓦

中國(guó)在2008年不僅發(fā)電設(shè)備容量規(guī)模取得歷史性突破，發(fā)電生產(chǎn)結(jié)構(gòu)也進(jìn)一步優(yōu)化，其中風(fēng)電投產(chǎn)發(fā)電設(shè)備裝機(jī)容量將突破了500萬(wàn)千瓦。發(fā)電設(shè)備容量增加較快的原因：一是基建新增、技改新增引起的發(fā)電設(shè)備容量增加；二是隨著省級(jí)行業(yè)電力統(tǒng)計(jì)體系的逐步完善，以及行業(yè)統(tǒng)計(jì)范圍的逐步拓寬，部分省份歷年未能納入統(tǒng)計(jì)的地方小型發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)能力被計(jì)入統(tǒng)計(jì)。

截止2007年底，據(jù)悉，截至2007年底，全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到71,329萬(wàn)千瓦，同比增長(zhǎng)14.36%，其中水電達(dá)到14,526萬(wàn)千瓦，占 20.36%，火電裝機(jī)達(dá)55,442萬(wàn)千瓦，占77.73%，核電達(dá)885萬(wàn)千瓦，同比增長(zhǎng)29.2%，并網(wǎng)生產(chǎn)風(fēng)電設(shè)備容量達(dá)到403萬(wàn)千瓦，同比增長(zhǎng)94.4%。

四、離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組產(chǎn)業(yè)的發(fā)展概況

中國(guó)對(duì)現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)的開(kāi)發(fā)利用起源于70年代初。經(jīng)過(guò)初期發(fā)展、單機(jī)分散研制、示范應(yīng)用、重點(diǎn)攻關(guān)、實(shí)用推廣、系列化和標(biāo)準(zhǔn)化幾個(gè)階段的發(fā)展，無(wú)論在科學(xué)研究、設(shè)計(jì)制造還是試驗(yàn)、示范、應(yīng)用推廣等方面均有了長(zhǎng)足的進(jìn)步和很大的提高，并取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為我國(guó)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用風(fēng)力發(fā)電積累了經(jīng)驗(yàn)，打下了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)。同時(shí)，也鍛煉培養(yǎng)了一批素質(zhì)良好的行業(yè)技術(shù)隊(duì)伍。