我国风电机组技术进展情况

一、中国风电机组制造技术发展现状

随着计算机技术与先进的控制技术应用到风电领域，并网运行的风力发电控制技术得到了较快发展，控制方式从基本单一的定桨距失速控制向变桨距和变速恒频控制方向发展，甚至向智能型控制发展。作为风力资源较为丰富的国家之一，我国加快了风电技术领域的自主开发与研究，“十五”期间，600kw风力发电机组开始产业化实施，兆瓦级失速型。兆瓦级变速恒频的风力发电机组国产化已列入国家“863”科技攻关顶目。

1、定桨距失速调节型风力发电机组

定奖距是指桨叶与轮载的连接是固定的，桨距角固定不变，即当风速变化时，桨叶的迎风角度不能随之变化。失速型是指桨叶翼型本身所具有的失速特性，当风速高于额定风速69，气流的攻角增大到失速条件，使桨叶的表面产生涡流，效率降低，来限制发电机的功率输出。为了提高风电机组在低风速时的效率，通常采用双速发电机（即大/小发电机）。在低风速段运行的，采用小电机使桨叶县有较高的气动效率，提高发电机的运行效率。失速调节型的优点是失速调节简单可靠，当风速变化引起的输出功率的变化只通过桨叶的被动失速调节而控制系统不作任何控制，使控制系统大为减化。其缺点是叶片重晏大（与变桨距风机叶片比较），桨叶、轮载、塔架等部件受力较大，机组的整体效率较低。

2、变桨距调节型风力发电机组

变奖距是指安装在轮载上的叶片通过控制改变其桨距角的大小。其调节方法为：当风电机组达到运行条件时，控制系统命令调节桨距角调到45”，当转速达到一定时，再调节到0“，直到风力机达到额定转速并网发电；在运行过程中，当输出功率小于额定功率时，桨距角保持在0°位置不变，不作任何调节；当发电机输出功率达到额定功率以后，调节系统根据输出功率的变化调整桨距角的大小，使发电机的输出功率保持在额定功率。随着风电控制技术的发展，当输出功率小于额定功率状态时，变桨距风力发电机组采用OptitiP技术，即根据风速的大小，调整发电机转差率，使其尽量运行在最佳叶尖速比，优化输出功率。变桨距调节的优点是桨叶受力较小，桨叶做的较为轻巧。桨距角可以随风速的大小而进行自动调节，因而能够尽可能多的吸收风能转化为电能，同时在高风速段保持功率平稳输出。缺点是结构比较复杂，故障率相对较高。

3、主动失速调节型风力发电机组

将定桨距失速调节型与变桨距调节型两种风力发电机组相结合，充分吸取了被动失速和桨距调节的优点，桨叶采用失速特性，调节系统采用变桨距调节。在低风速肘，将桨叶节距调节到可获取最大功率位置，桨距角调整优化机组功率的输出；当风力机发出的功率超过额定功率后，桨叶节距主动向失速方向调节，将功率调整在额定值以下，限制机组最大功率输出，随着风速的不断变化，桨叶仅需要微调维持失速状态。制动刹车时，调节桨叶相当于气动刹车，很大程度上减少了机械刹车对传动系统的冲击。主动失速调节型的优点是其言了定奖距失速型的特点，并在此基础上进行变桨距调节，提高了机同频率后并入电网。机组在叶片设计上采用了变桨距结构。

其调节方法是：在起动阶段，通过调节变桨距系统控制发电机转速，将发电机转速保持在同步转速附近，寻找最佳并网时机然后平稳并网；在额定风速以下时，主要调节发电机反力转矩使转速跟随风速变化，保持最佳叶尖速比以获得最大风能；在额定风速以上时，采用变速与桨叶节距双重调节，通过变桨距系统调节限制风力机获取能量，保证发电机功率输出的稳定性，获取良好的动态特性；而变速调节主要用来响应快速变化的风速，减轻桨距调节的频繁动作，提高传动系统的柔性。变速恒频这种调节方式是目前公认的最优化调节方式，也是未来风电技术发展的主要方向。变速恒频的优点是大范围内调节运行转速，来适应因风速变化而引起的风力机功率的变化，可以最大限度的吸收风能，因而效率较高；控制系统采取的控制手段可以较好的调节系统的有功功率、无功功率，但控制系统较为复杂。

二、2006年国内首台1.5兆瓦风电机组研制成功

2006年11月，国内首台自主知识产权的1.5兆瓦风电机组由沈阳工业大学风能技术研究所研制成功。

1.5兆瓦风电机组的研制成功，攻克了一批制约我国大型风电机组及其主要部件设计、生产、制造中的共性和关键性技术，使我国风电产业摆脱了受制于人的局面，标志着我国风电设备国产化取得了重大进展。

10个月21日，1.5兆瓦风电机组出厂仪式在辽宁省沈阳市举行，国家发改委、科技部、辽宁省发改委和科技厅、地方有关主管部门、风电投资商和研制开发单位的代表，以及有关专家约200多人参加了仪式。而在不久前北京举行的“2006长城国际可再生能源论坛”上，沈阳工业大学也向国内外同行展示了其1.5兆瓦风电机组样品。

1.5兆瓦风电机组的研制开发，是在国家“863”计划1兆瓦变速恒频风电机组项目的基础上发展起来的，采用了世界先进的风电机组设计理念，可在风速变化的条件下，通过双馈异步发电机，相应变化风电机组的转速，以获取最大的能量，并结合电力电子变流技术，保持机组电压和频率的平稳输出。

该1.5兆瓦风电机组除变流器从国外进口以外，机组的整体设计和总装生产以及控制系统、变桨距系统、发电机、齿轮箱等关键零部件均由国内企业提供，其零部件国产化率达到85%以上，满足国家发改委有关风电项目国产化率70％以上的要求。

成立于1983年的沈阳工业大学风能技术研究所，一直专门从事风电技术研究，曾多次承担并出色完成国家或省级科研项目。经过3年半的艰苦努力，2005年7月率先在国内研制开发出具有完全自主知识产权的1兆瓦变速恒频风电样机，在营口仙人岛风电场一次并网发电成功，在风速达到3米/秒以上便可发电，机组多项指标均达到国际先进水平，实现了我国兆瓦级风电机组零的突破。在此基础上，又用一年多的时间，自主完成了1.5兆瓦风电机组的研制工作，缩短了我国在风电技术上与国外先进水平的差距，对促进我国风电产业发展将起到重要的作用。

风电是目前技术最成熟、最具产业化发展前景的可再生能源发电技术，越来越受到世界各国的高度重视。我国风能资源丰富，技术可开发量约10亿千瓦，开发潜力巨大。加快风电发展，对于增加能源供应，调整能源结构、保护生态环境、实现可持续发展具有重要作用。为了贯彻落实《可再生能源法》，国家已确定了2020年风电装机容量达到3000万千瓦的发展目标，并制定了一系列配套政策和措施，我国风电已进入一个快速发展阶段。但总体来看，我国风电研发技术比较薄弱，风电设备生产能力不足，大型风电设备仍依赖进口，制约着我国风电产业的发展。

为了促进1.5兆瓦风电机组的实际应用，沈阳工大风能所和青岛国电蓝德环境工程有限公司组建了沈阳华创风能有限公司，走“产、学、研”相结合的道路，致力于创造我国风电的国际品牌，打造国内外知名的风电制造产业基地。目前公司已接到国内风电场1.5兆瓦风电机组定单60台。

目前该1.5兆瓦风电机组仍处于样机阶段，实际技术水平和整机性能如何，还有待在野外风电场中检验。

三、2007年中国首台完全自主知识产权1.5兆瓦风力发电整机下线

2007年8月１６日下午，中国首台完全自主知识产权的抗台风型１．５兆瓦变桨变速风力发电机组在广东中山市下线。该风机的成功下线标志着中国兆瓦级风力发电机组的产业开发取得突破。产品成本比进口产品和合资产品降低２０％以上。

这台发电机组是中山市火炬技术开发区广东明阳风电技术公司研发制造的，是中国第一个完全按照中国的风力资源和气候特点，以发电成本最低为开发目标，能够抵御台风、沙尘、严寒等极端气候条件，具有当代世界先进水平并完全拥有自主知识产权的全新一代风力发电机。此次新下线的风机机型，在同等极限气候等级下比欧洲标准设计的风机提高发电量达到１５％－２０％。

此次下线的明阳１．５兆瓦风机得到了世界风电技术权威德国劳氏船级社的全程认证。明阳电气集团公司董事长张传卫告诉记者，明阳电气的风机年产能达到４５０台，预计２０１０年风机整机的产能能达到１０００台。

中国风力发电资源蕴藏量超过１０亿千瓦。国家已确定２０２０年的风力发电机的全国总装机目标为５０００万千瓦。在今后的１３年中，仅国内风力发电设备投资每年将超过５００亿元，每年新增装机将超过５００万千瓦。

四、2007年首台2兆瓦风力发电机组下线

我国目前自主设计生产的最高等级——首台2兆瓦风力发电机组日前在南通锴炼实业有限公司成功下线，该机组国产化率达到85%。专家表示，自主生产风机等级的提升，有效地解决了兆瓦级风电机组进口增加投资成本的问题；而电监会刚出台的要求电网全额收购可再生能源电量的政策，为风电产业进一步发展扫除了体制障碍。

1、风电设备产业培育进程加快

根据该公司的计划表，2兆瓦风力发电机组样机已制造完成，安装调试工作结束后将在启东风电场并网发电。据了解，该机组南通锴炼实业（集团）有限公司拥有完全自主知识产权，同时拥有10项专利。

国产风电机组可比国外同类型产品成本低约20%，但我国目前只能够成批生产国外10年前主流技术的产品，远远不能满足市场需求。现在2兆瓦风力发电机组的研制成功，较国外同类产品性价比有优势，是中国风电机组国产化的重大突破，意味着风电设备行业培养进程加快。

此前国内生产能力最大的金风科技还没有2兆瓦级产品下线，金风科技去年与VENSYS公司联合开发2.5MW直驱机组，实现1.5MW机组产品小批量生产，计划2007年完成1.5MW机组批量生产，以及2.5MW直驱机组的试制工作。

2、风电上网瓶颈破除

由于可再生能源法的颁布和节能减排政策的推行，最近风电投资热潮颇高。但在目前的电价体系中，出于电网稳定运行以及利益保护的原因，电网并没有充分吸纳风力发电，这成为投资风电获得回报的最大障碍。

电监会8月1日发布的《电网企业全额收购可再生能源电量监管办法》规定，包括水力发电、风力发电、生物质发电、太阳能发电、海洋能发电和地热能发电在内的可再生能源电量，将由电网企业全额收购。除大中型水力发电外，可再生能源发电机组不参与竞价上网，实行高电价和差额补贴电价政策。该政策9月1日起执行。

该办法解决了困扰新能源发电企业已久的发电并网问题，而且是优先全额收购发电量，将解决可再生能源发电企业的盈利问题。

五、2007年国内首台2.5兆瓦风力发电机生产线落户北海

2007年8月24日上午，由贵州长征电气股份有限公司重点投资的风力发电设备项目--广西银河艾万迪斯风力发电有限公司（银河风电）总装厂及叶片生产基地奠基仪式在广西北海市银河软件科技园隆重举行。广西区党委常委、北海市委书记温卡华；北海市市长连友农及商界名流200多人参加了奠基仪式，该项目的奠基建设，标志着长征电气风力发电领域已经进入产业化的阶段。据介绍，目前，我国已经将发展清洁能源纳入国家战略，相对于其他清洁能源，风能的开发利用最具产业化前景。

经过多年来的精心调研，反复论证，广西银河集团有限公司于2005年底与德国AVANTIS公司正式启动了2.5兆瓦直驱变桨风力发电机组研发设计项目。07年4月，广西银河集团有限公司、艾万迪斯能源咨询有限公司、贵州长征电气有限公司共同投资组建了银河风电公司，公司注册资本1亿元。同年7月，长征电气通过股权收购的方式持有该公司70%的股权，获得了银河风电的控股权。银河风电依据目前国际风机主流技术发展路线，汇集德国风机设计机构，专业配套厂商、中外双方技术人员，针对国内和国际市场研发生产大容量风力发电整机，总投资3亿元人民币。

目前产品整机设计已经完成，产品型号码AY908，核心管理、技术人员全部到位，主要零部件采购基本完成，具备了产业化的条件。据了解，银河风电建设的风机总装厂房和叶片生产基地，预计主要厂房在2007年12月竣工，2008年二季度计划推出首台2.5兆瓦直驱型风机的样机。预计项目投产后可实现年产200台2.0兆瓦、2.5兆瓦及3.0兆瓦风机的生产能力。为稳定上游供应链，银河艾万迪斯公司已与德国EUROS公司签定了技术许可证合同，配套供应适用于2.5MW风机的44m长的风机叶片。项目全部投产后可实现销售收入50亿元人民币，这将会成为银河集团、北海市乃至广西环北部湾经济圈新的产业增长点。同时也填补了国内超大量风力发电设备的空白。

风能发电项目是再生能源，清洁能源的开发与利用符合北海城市发展的定位和经济发展的需要，也是国家重点支持和鼓励发展的产业，银河科技立足于北海，扎根于北海，服务于北海，并不断发展状大。现在，银河软件科技园已成为广西高新科技产业示范基地，为北海的经济发展作出了积极的贡献，银河集团和长征电气及艾万迪斯能源咨询有限公司联合开发的风力发电设备项目，投资规模大，科技含量高，经济效益好，具有广阔的发展前景。项目建成后，将有望成为北海乃至广西北部湾经济地区新的产业增长点和新的亮点。

银河科技风力发电项目正式开工建设，对进一步提升北海工业化水平，促进高新科技产业规模化，产业化起到快速深远的推动作用。

六、2007年中船重工首台850千瓦国产化风电机组总装启动

2007年8月16日，中船重工海装风电设备有限公司首台850千瓦国产化风力发电机组总体装调启动仪式在重庆华渝电器仪表总厂隆重举行。继8月10日2兆瓦风力发电机组样机动工之后，首台850千瓦国产化风电机组总装启动仪式的成功举行，标志着海装风电公司在风电装备产业国产化上实现了“零”的突破。

风电是国家鼓励和支持的可再生清洁能源，市场前景广阔。风电产业是重庆市开发成套设备、振兴装备制造业的重点支持项目，也是中船重工调整产业结构、贯彻落实“军品为本、民品兴业”方针的重大民品项目。

海装风电公司风电项目的启动是在中船重工的正确决策和重庆市政府的强力推动下诞生的，经过两年的国际国内市场调研，并经中国风能协会、国内有关院士和专家的指导帮助，选定了自主研发的2兆瓦和850千瓦2个机型，完成了产品定位和850千瓦样机生产，一次性买断了德国Frisia公司的全部技术和产品制造权，850千瓦样机是同类型国产机中技术最先进和具有竞争力的新产品，是经消化吸收再创新的首台国产机型，集合了海装风电公司和国内尤其是重庆市各大零部件供应商长时间艰苦开发的技术成果。继2兆瓦机组在8月1日进入装配阶段后，今天首台850千瓦机组又进入了装配阶段，这为今年内使两台样机竖立在祖国大地上提供了坚强保证。

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