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我國小型風力發(fā)電機的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢
1.風力發(fā)電概述
眾所周知, 可再生能源有水能、風能、太陽能、生物質(zhì)能、潮汐能、地熱能六大形式。其中, 風能源于太陽輻射使地球表面受熱不均、導(dǎo)致大氣層中壓力分布不均而使空氣沿水平方向運動所獲得的動能。據(jù)估計, 地球上可開發(fā)利用的風能約為2*107 MW, 是水能的10倍, 只要利用1%的風能即可滿足全球能源的需求[1]。據(jù)中國氣象科學(xué)研究院估算，在中國，10m 高度可開發(fā)的風能為10億kW以上（陸地2.5億kW，海上7.5億kW）[2]。
在石油、天然氣等不可再生能源日益短缺及大量化石能源燃燒導(dǎo)致大氣污染、酸雨和溫室效應(yīng)加劇的現(xiàn)實面前, 風力發(fā)電作為當今世界清潔可再生能源開發(fā)利用中技術(shù)最成熟、發(fā)展最迅速、商業(yè)化前景最廣闊的發(fā)電方式之一已受到廣泛重視[3]。
2.風力發(fā)電原理風力發(fā)電機的分類
2.1.風力發(fā)電原理
力發(fā)電是將風能轉(zhuǎn)換為機械能進而將機械能轉(zhuǎn)換為電能的過程。風吹動風力機葉片旋轉(zhuǎn), 轉(zhuǎn)速通常較低, 需要齒輪箱增速, 將高速轉(zhuǎn)軸連接到發(fā)電機轉(zhuǎn)子并帶動發(fā)電機發(fā)電, 發(fā)電機輸出端接一個升壓變壓器后連接到電網(wǎng)中。典型的風力發(fā)電系統(tǒng)包括風力機(葉片、輪毅等部分)及其控制器、轉(zhuǎn)軸、換流器、發(fā)電機及其控制器等。風速、作為風力機及其控制器的輸入信號, 風力機控制器將風速與參考值進行比較, 向風力機輸出槳距角信號, 調(diào)整輸出機械轉(zhuǎn)矩T和機械功率 。轉(zhuǎn)軸輸出的機械功率輸入到發(fā)電機中, 發(fā)電機的輸出功率經(jīng)過換流器輸送到變壓器中, 最終輸送至電網(wǎng)。
風能的表達式為：
E1ts3 (式1-1) 2
式中：s—單位時間內(nèi)氣流流過截面積(m2)
ρ—空氣密度(kg/m3)
v—風速(m/s)
其中ρ和v隨地理位置、海拔和地形等因素而變。
風力發(fā)電機的氣動理論是由德國的貝茲（Betz）于1926年第一個建立的。Betz假設(shè)風力發(fā)電機的風輪是理想的，即沒有輪轂，具有無限多的葉片，氣流通過風輪時沒有阻力。
2.2 風力發(fā)電機分類
風力發(fā)電機是把風能轉(zhuǎn)換為電能的裝置，鑒于風力發(fā)電機種類繁多，因此分類法也是多種。按葉片數(shù)量分，單葉片，雙葉片，三葉片，四葉片和多葉片；按主軸與地面的相對位置分，水平軸、垂直軸(立軸)式；按槳葉工作原理分，升力型、阻力型。目前風力發(fā)電機三葉片水平軸類型居多。
2.2.1 水平軸風力發(fā)電機
水平軸風力發(fā)電機科分為升力型和阻力型兩類。升力型風力發(fā)電機旋轉(zhuǎn)速度快，阻力型旋轉(zhuǎn)速度慢。對于風力發(fā)電，多采用升力型水平軸風力發(fā)電機。大多數(shù)水平軸風力發(fā)電機具有對風裝置，能隨風向改變而轉(zhuǎn)動。對于小型風力發(fā)電機，這種對風裝置采用尾舵，而對于大型的風力發(fā)電機，則利用風向傳感元件以及伺服電機組成的傳動機構(gòu)。
風力機的風輪在塔架前面的稱為上風向風力機，風輪在塔架后面的則成為下風向風機。水平軸風力發(fā)電機的式樣很多，有的具有反轉(zhuǎn)葉片的風輪，有的再一個塔架上安裝多個風輪，以便在輸出功率一定的條件下減少塔架的成本，還有的水平軸風力發(fā)電機在風輪周圍產(chǎn)生漩渦，集中氣流，增加氣流速度。
2.2.2 垂直軸風力發(fā)電機
垂直軸風力發(fā)電機在風向改變的時候無需對風，在這點上相對于水平軸風力發(fā)電機是一大優(yōu)勢，它不僅使結(jié)構(gòu)設(shè)計簡化，而且也減少了風輪對風時的陀螺力。
利用阻力旋轉(zhuǎn)的垂直軸風力發(fā)電機有幾種類型，其中有利用平板和被子做成的風輪，這是一種純阻力裝置；S型風車，具有部分升力，但主要還是阻力裝置。這些裝置有較大的啟動力矩，但尖速比低，在風輪尺寸、重量和成本一定的情況下，提供的功率輸出低。
2.3 風力發(fā)電機組
2.3.1 恒速定槳距失速調(diào)節(jié)型風力發(fā)電機組
恒速定槳距失速調(diào)節(jié)型風力發(fā)電機組結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠。其主要特點是：槳葉和輪轂的連接是固定的，其槳距角（葉片上某一點的弦線與轉(zhuǎn)子平面見的夾角）固定不變，失速型是指槳葉翼型本身所具有的失速特性（當風速高于額定值時，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，以達到限制轉(zhuǎn)速和輸出功率的目的）。其優(yōu)點是調(diào)節(jié)簡單可靠，控制系統(tǒng)可以大大簡化，其缺點是葉片質(zhì)量大，輪轂、塔架等部件受力增大。
2.3.2 恒速變槳距調(diào)節(jié)型風力發(fā)電機組
恒速變槳距調(diào)節(jié)型風力發(fā)電機組中變槳矩是指安裝在輪轂上的葉片，可以借助控制技術(shù)改變其槳距角的大小。其優(yōu)點是槳葉受力較小，槳葉可以做的比較輕巧。由于槳距角可以隨
風速的大小而進行自動調(diào)節(jié)，因而能夠盡可能多的捕獲風能，多發(fā)電，又可以在高風速時段保持輸出功率平穩(wěn)，不致引起異步發(fā)電機的過載，還能在風速超過切出風速時通過順槳（葉片的幾何攻角趨于零升力的狀態(tài)）防止對風力機的損壞，這是兆瓦級風力發(fā)電機的發(fā)展方向。其缺點是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，故障率相對較高。
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2.3.3 變速恒頻風力發(fā)電機組
變速恒頻風力發(fā)電機組中變速恒頻是指在風力發(fā)電的過程中，發(fā)電機的轉(zhuǎn)速可以隨風速而變化，然后通過適當?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)。其優(yōu)點：風力機可以最大限度的捕獲風能，因而發(fā)電量較恒速恒頻風力發(fā)電機大；較寬的轉(zhuǎn)速運行范圍，以適應(yīng)因風速變化引起的風力機轉(zhuǎn)速的變化；采用一定的控制策略可以靈活調(diào)節(jié)系統(tǒng)的有、無功功率；可抑制諧波，減少損耗，提高功率。其主要問題是由于增加了交—直—交變換裝置，大大增加了設(shè)備費用。
3 我國風力發(fā)電現(xiàn)狀及存在的問題
3.1 我國風力發(fā)電現(xiàn)狀
我國的幾個風能豐富帶主要分布在東南沿海地區(qū)、“三北”地區(qū)和內(nèi)陸局部地區(qū)[4]。三北地區(qū)包括東北三省、內(nèi)蒙古、甘肅、青海、西藏和新疆等省(自治區(qū))。這一風能豐富帶可開發(fā)利用的風能儲量約2億kW，占全國可利用儲量的80%。另外，該地區(qū)風電場地形平坦，交通便利，是中國最大的連片風能資源區(qū)，有利于大規(guī)模開發(fā)風電場。東南沿海受臺灣海峽的影響，每當冷空氣南下到達海峽時，由于峽管效應(yīng)使風速增大。冬春季的冷空氣、夏秋的臺風，都能影響到沿海及其島嶼，是中國風能最佳豐富區(qū)。中國有海岸線約1 800 km，島嶼6000多個，是風能大有開發(fā)利用前景的地區(qū)。除了上述兩個風能豐富帶之外，內(nèi)陸的一些地區(qū)由于湖泊山川和特殊地形的影響，風能儲量也較豐富[5]。
近年來，我國風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭強勁。2017 年中國新增風電裝機容量為1380.3萬kW，超越美國成為全球新增風電裝機容量最多的國家。2017年中國是全球累計風電裝機容量僅次于美國的國家，累計風電裝機2580.5萬kW；2017年，全球每新安裝3 臺機組，就有1 臺在中國，當年新增風電裝機容量1892.8萬kW，累計風電裝機容量為4473.3萬kW，超越美國成為全球新增和累計風電裝機容量最多的國家[6]。
3.2 我國風力發(fā)電問題分析
3.2.1 風能資源探測數(shù)據(jù)的準確性
風作為一種氣候要素，不僅具有日、月、年變化的特點，同時還具有年際變化的特征，一個地區(qū)少風年的風能有時是多風年的風能的一半[7]。因此，要估算一個區(qū)域的風能潛力，如果僅憑某一年或幾年的數(shù)據(jù)，其結(jié)果肯定是不可靠的[8]。目前，我國風能資源評估主要利用離地10 m高的測風資料，但隨著風機高度的逐步提高，由過去的幾十米達到如今的百米以上，這一數(shù)據(jù)發(fā)生了很大的變化，10 m高的測風資料已經(jīng)不能完全滿足風電場的需求。
3.2.2 風電上網(wǎng)問題
風電場的建設(shè)風風火火，但另一方面，不少建成的風電場卻被閑置，利用率較低。風電“發(fā)得出，送不出”的情況并非個別現(xiàn)象，粗略估算，全國有1/3的風電裝機并網(wǎng)項目處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，造成巨額投資閑置。制約風電發(fā)展的最主要瓶頸是上網(wǎng)問題。國家在政策上要求電網(wǎng)企業(yè)無條件接納風電入網(wǎng)，但實際上電網(wǎng)企業(yè)表現(xiàn)并不積極。電網(wǎng)企業(yè)限制風電上網(wǎng)的一個重要原因認為風電不穩(wěn)定，時有時無、時強時弱，對電網(wǎng)形成沖擊。風電的間歇性和不穩(wěn)定性，而且在并入電網(wǎng)后會對電網(wǎng)造成一定的沖擊，使電的品質(zhì)下降，有人甚至將風電戲稱為“垃圾電”。為了使風電滿足入網(wǎng)條件，使上網(wǎng)的電盡可能穩(wěn)定，電網(wǎng)運營商需要在風機和電網(wǎng)之間加入調(diào)峰電源(調(diào)節(jié)電力負荷峰谷差的發(fā)電機組)，建設(shè)500萬kW的風電，理論上需1 000萬kW 調(diào)峰電源調(diào)峰，而這無疑將增加企業(yè)的成本，企業(yè)積極性不高也就理所當然了�！吧暇W(wǎng)難”的根本原因還是風電缺乏規(guī)劃、無序開發(fā)。
3.2.3 風電企業(yè)的不良競爭
中國大力發(fā)展風電創(chuàng)造了巨大的市場需求，國內(nèi)大批企業(yè)進駐風電行業(yè)。在市場競爭初期，拿到更高的市場份額，將有利于遏制競爭對手，獲得更大的市場利益。為了迅速實現(xiàn)生產(chǎn)，很多風電企業(yè)到國外去買技術(shù)。風力發(fā)電機雖是高科技產(chǎn)品，生產(chǎn)卻很容易，買來圖紙，和風電場簽訂供貨合同后，把四處采購的配件裝在一起，就成了一臺臺能夠賺取利潤的風力發(fā)電機。大批企業(yè)買來圖紙后，很短時間就開始大規(guī)模生產(chǎn)，并且簽下巨額訂單，這也導(dǎo)致目前一些國產(chǎn)兆瓦級風機已經(jīng)出現(xiàn)問題，達不到標準，返修率很高。由于沒有掌握核心技術(shù)，當風機出現(xiàn)問題自己也無法進行維修，請外國專家來維修，又是一大筆巨額的維修費。大批風機企業(yè)的大規(guī)模生產(chǎn)必然導(dǎo)致產(chǎn)能過剩，產(chǎn)能過剩就直接引發(fā)了風機行業(yè)的價格戰(zhàn)[9]。
3.2.4 風機質(zhì)量問題
已投入運營的風機質(zhì)量問題將在今后5 年凸顯出來，對未來風力發(fā)電的發(fā)展帶來困擾。風力發(fā)電在最近幾年發(fā)展過快，國外成熟市場中一臺風機從研發(fā)、實驗到實際進入市場開始發(fā)電需要5~10 年的時間。而中國市場最近5 年風力發(fā)電市場的急速發(fā)展導(dǎo)致眾多風機從研發(fā)到實際運行的時間縮短為1~3年。風機在運行中的不穩(wěn)定和研發(fā)時期的準備不足導(dǎo)致的一系列問題將在今后幾年中暴露出來，成為風電發(fā)展的主要障礙。
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4 我國風電發(fā)展趨勢
4.1 單機容量繼續(xù)快速穩(wěn)步上升
現(xiàn)在，風電市場上銷售的商業(yè)化機組容量一般為600～2500 kW，單機容量最大的風電機組是由德國Repower 公司生產(chǎn)的，容量為5 MW，預(yù)計2017 年將開發(fā)出10 MW的風電機組。目前，國內(nèi)只能生產(chǎn)750kW以下的風力發(fā)電機組，兆瓦級風電設(shè)備主要依賴進口。值得可喜的是，由哈爾濱電站設(shè)備集團研發(fā)及生產(chǎn)制造，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的1.2 MW級風力發(fā)電機已經(jīng)制造成功。此風力發(fā)電機是目前我國電機容量最大的風力發(fā)電機，標志著我國在該領(lǐng)域擁有了完全自主的知識產(chǎn)權(quán)，而且在一定程度擺脫大型風電機組依靠進口、依靠引
進技術(shù)、跟隨國外產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展模式[10]。
4.2 變槳距調(diào)節(jié)方式將迅速取代定槳距失速調(diào)節(jié)方式
定槳距失速調(diào)節(jié)型風電機技術(shù)是利用槳葉翼型本身的失速特性，即風速高于額定風速時，氣流的功角增大到失速條件，使槳葉表面產(chǎn)生渦流，降低效率，從而達到限制功率的目的。其優(yōu)點是調(diào)節(jié)可靠，控制簡單，缺點是槳葉等主部件受力大，輸出功率隨風速的變化而變化。這種技術(shù)主要應(yīng)用在幾百千瓦的中小型風力發(fā)電機組上。變槳距調(diào)節(jié)型風電機技術(shù)是通過調(diào)節(jié)變距調(diào)節(jié)器，使風輪機葉片的安裝角隨風速的變化而變化，以達到控制風能吸收的目的。在額定風速以下時，它等同于定槳距風電機。當在額定風速以上時，變槳距機構(gòu)發(fā)生作用，調(diào)節(jié)葉片功角，保證發(fā)電機的輸出功率在允許的范圍之內(nèi)。變槳距風力機的起動風速較定槳距風力機低，停機時傳動機械的沖擊應(yīng)力相對緩和。從目前風機單機容量快速上升的趨勢看，變槳矩調(diào)節(jié)方式將迅速取代定槳距調(diào)節(jié)方式。
4.3 變速運行方式將迅速取代恒速運行方式
目前市場上恒速運行的風電機組一般采用雙繞組結(jié)構(gòu)（4極/6極）的異步發(fā)電機，雙速運行。在高風速段，發(fā)電機運行在較高轉(zhuǎn)速上，4極電機工作；在低風速段，發(fā)電機運行較低轉(zhuǎn)速上，6極電機工作。一般單機容量為600～750kW 的風電機組多采用恒速運行方式，其優(yōu)點是風力機控制簡單，可靠性好，缺點是由于轉(zhuǎn)速基本恒定，而風速經(jīng)常變化，因此風力機經(jīng)常工作在風能利用系數(shù)（Cp）較低的點上，風能得不到充分利用。變速運行的風電機組一般采用雙饋異步發(fā)電機或多極同步發(fā)電機。雙饋電機的轉(zhuǎn)子側(cè)通過功率變換器（一般為雙PWM 交直交型變換器）連接到電網(wǎng)。該功率變換器的容量僅為電機容量的1/3，并且能量可以雙向流動，這是這種機型的優(yōu)點。多極同步發(fā)電機的定子側(cè)通過功率變換器連接到電網(wǎng)。該功率變換器的容量要大于等于電機的容量�，F(xiàn)在，國內(nèi)生產(chǎn)的風機以恒速運行為主，但很快將會過渡到變速運行的方式，以達到和國際領(lǐng)先技術(shù)接軌。
4.4 無齒輪箱系統(tǒng)的市場份額迅速擴大
目前從風輪到發(fā)電機的驅(qū)動方式主要有兩種：一種是通過齒輪箱多級變速驅(qū)動雙饋異步發(fā)電機，簡稱為雙饋式，是目前市場上的主流產(chǎn)品；另一種是風輪直接驅(qū)動多極同步發(fā)電機，簡稱為直驅(qū)式。直驅(qū)式風力機具有節(jié)約投資，減少傳動鏈損失和停機時間，以及維護費用低、可靠性好等優(yōu)點，在市場上正在占有越來越大的份額。
5 結(jié)束語
由于風力發(fā)電是可再生的清潔能源,且發(fā)電規(guī)模、經(jīng)濟效益尤為明顯, 所以這種綠色能源在許多發(fā)達國家和發(fā)展中國家已經(jīng)成為了重要的替代能源。我國是個風電大國，從能源、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，發(fā)展風力發(fā)電勢在必行。大力發(fā)展風電，給風電行業(yè)帶來了發(fā)展良機，同時也滋生出了很多的問題，完善體制，建立一流的風能評估和風電技術(shù)研究基地，善于應(yīng)用國家調(diào)控，風電發(fā)電一定會朝著更好更強的方向不斷發(fā)展�？傊�，風電以其豐富的資源、良好的環(huán)境效益和逐步降低的發(fā)電成本，必將成為21 世紀中國重要的電源[11]。
中小型風力發(fā)電機發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢2017-05-16 13:21 | #2樓
1.1國內(nèi)外風力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀
在上世紀六十年代,全球爆發(fā)了能源危機,西方很多國家在新能源的開發(fā)上加大了資金投入,并出臺很多相關(guān)政策鼓勵新能源的發(fā)展,風電行業(yè)開始在全球興起。聯(lián)邦德國早在上世紀60年代就開始加大對風電行業(yè)的資金投入,從1973年的30萬美元,經(jīng)過七年時間便增加到了6800萬美元的投入;在八十年代初,美國具有了3MW的總裝機容量,包含有風力發(fā)電機組1700多臺;1979年丹麥也開始了對風力發(fā)電機組的投入,通過能源部建立風力發(fā)電機的實驗部門,開始進行風力發(fā)電機的許可證工作。經(jīng)過20多年的發(fā)展,西方國家開始逐步開始了大型風力發(fā)電機的研發(fā),到八十年代末,世界上大型風力發(fā)電機已經(jīng)突破2萬臺,總裝機容量也突破了 2GW。2012年，全球新增風電裝機4471萬千瓦，與2011年4056萬千瓦的新增裝機容量相比有所增加，連續(xù)三年保持在4000萬千瓦左右，全球風電開始進入平穩(wěn)發(fā)展階段。到2012年底，全球風電累計并網(wǎng)裝機容量達到2.82億千瓦。其中，中國、美國和德國位居前三。
根據(jù)國家氣象局氣象研究院的估算，我國的地面風能潛力理論可開發(fā)的總量全國為32.26億千瓦，10米高度層實際可供開發(fā)量為2.53億千瓦，可開發(fā)的風能資源十分豐富。雖然我國的風力發(fā)電建設(shè)開展的較晚,二十世紀中期我國在東北一些省份開始風場建設(shè),但主要是10kW以下的小型風力發(fā)電機。到七十年代中期,根據(jù)國家的新能源政策,風電事業(yè)得到新的發(fā)展,1986年,我國開始了并網(wǎng)風場建設(shè),在榮城建立了首個并網(wǎng)風場,之后四年先后建立了四座風場,裝機總?cè)萘窟_到了4.21MW;1996年之后,由于政策原因,我國加大了風力發(fā)電的投入,風電技術(shù)也得到進一步發(fā)展,單機容量發(fā)展到了1500kW;2017年,我國頒布了《可再生能源法》,風電技術(shù)進入新的發(fā)展階段。
2017年度全國風電新增核準容量2755萬千瓦，同比增長10%；新增并網(wǎng)容量1492萬千瓦。2017年全國風電年上網(wǎng)電量為1371億千瓦時，同比增長36%。截至到2017年12月末，中國風電累計裝機容量達到9174.46萬千瓦。2017年，國家能源局印發(fā)“十二五”第四批風電項目計劃。通知顯示，列入“十二五”第四批風電核準計劃的項目總裝機容量為2760萬千瓦，至此，“十二五”以來擬核準的風電項目規(guī)模累計已超過1億千瓦。
[2][1]
1．2國內(nèi)小型風電機組的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢
風能技術(shù)分為大型風電技術(shù)和中小型風電技術(shù)，雖然都屬于風能技術(shù)，工作原理也相同，但是卻屬于完全不同的兩個行業(yè)：具體表現(xiàn)在"政策導(dǎo)向不同、市場不同、應(yīng)用領(lǐng)域不
同、應(yīng)用技術(shù)更是不同，完全屬于同種產(chǎn)業(yè)中的兩個行業(yè)。因此，在中國風力機械行業(yè)會議上已經(jīng)把大型風電和中小型風電區(qū)分出來分別對待。
我國幅員遼闊，很多地方都擁有著可以被利用的風資源，雖然這些風資源無法利用起來發(fā)展大型風電，卻足以用來進行中小型風電的開發(fā)，為了提高我國風力資源的利用率#需要將那些風速較小的風產(chǎn)生的風能也利用起來，在大規(guī)模集中式的風電項目開發(fā)的同時，合理開發(fā)布局小型分布式風電項目，達到對我國各種風力資源的充分利用。[1]張艷,何偉軍. 我國小型風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景研究[J]. 科技和產(chǎn)業(yè),2017,01:1-4.
對于我們國家小型風電行業(yè)的興起、推廣和發(fā)展，大體經(jīng)歷了下面的六個階段： 第一發(fā)展階段，老式風車應(yīng)用階段（1949~1959 年）。這一階段，群眾自發(fā)研制了很多傳統(tǒng)類型的風力機，這些風力機多用于發(fā)電或者提水，用以改善生活條件和擺脫原始的勞動方式，這些老式的風車對后來的風力機研究提供了參考。
第二發(fā)展階段，現(xiàn)代風力機械起步階段（1960~1977 年）。在這一時期，我們國家相關(guān)科研單位針對性的進行了風力機產(chǎn)品的研制和開發(fā)，根據(jù)當時牧區(qū)的需要，生產(chǎn)了系列的風力發(fā)電機組和提水機組，其中，發(fā)電機包括 30W、50W、100W、1kW、2kW、10kW、12kW、18kW、30kW 等容量不等的風機，提水機包括直徑為 6m、7m、8m 的風機。所研發(fā)風機中的部分機組開始投入批量生產(chǎn)并滿足了一些牧民的使用需求。這一階段的發(fā)展成功為以后風力機械的研制和開發(fā)積累了豐富的實際工作經(jīng)驗。
第三發(fā)展階段，科研攻關(guān)和示范應(yīng)用階段（1978~1983 年）。1978 年，我們國家投入 150 萬元的�？钭鳛轱L力發(fā)電機組和風力提水機組研制項目的重點科技攻關(guān)經(jīng)費，分別研制了 50W、100W、150W、200W、500W、3kW 的風力發(fā)電機組及 5m 直徑的風力提水機組，豐富了
第二階段的產(chǎn)品系列，這些產(chǎn)品也成了我們國家在風電產(chǎn)品推廣中使用的主要機型。到 1983 年，研制開發(fā)了超過 30 種風力機產(chǎn)品，其中有超過 10 種產(chǎn)品通過了相關(guān)的技術(shù)鑒定，并投入了批量生產(chǎn)和應(yīng)用推廣。
第四發(fā)展階段，技術(shù)成熟和使用推廣階段（1984~1990 年）。1984 年，我們國家的幾個國家部級有關(guān)部門組織召開了小型風力發(fā)電工作座談會，制定了一些相關(guān)的政策和計劃，進一步推動了小型風力發(fā)電的發(fā)展。同時，國家“七五”科技攻關(guān)計劃中，繼續(xù)對容量為 100W、200W、300W 的風力發(fā)電機組進行改進和完善，也引進部分國外的先進技術(shù)，并結(jié)合外國的技術(shù)和樣機研制開發(fā)了容量為 500W、1kW、2kW、5kW、10kW、
55kW 的風力發(fā)電機組。1984 年初，我們國家在內(nèi)蒙古自治區(qū)實行新能源推廣試點，示范成果進一步擴大。從 1986 年起對購買風力發(fā)電機的牧民進行財政補貼政策，同時也在幾個其
他省份進行了相關(guān)的推廣和有效的扶持政策，從這一時間起，我們國家小型風力發(fā)電機組進入了成熟發(fā)展和應(yīng)用推廣階段。
第五發(fā)展階段，調(diào)整、鞏固的階段（1990~1997 年）。進入 20 世紀 90 年代以后，由于政府減少了對牧民的風機購買補貼，加上國內(nèi)部分物價上漲，風力發(fā)電機組的售價也上漲，直接導(dǎo)致我們國家小型風力發(fā)電銷售量的波動，此時，有不少廠商因產(chǎn)品質(zhì)量等各種原因停止了風力發(fā)電機組的生產(chǎn)，但也有為數(shù)不多的企業(yè)通過改進技術(shù)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，并認真做好售后服務(wù)逐漸成為我們國家小型風力發(fā)電機組生產(chǎn)的主導(dǎo)企業(yè)。
第六發(fā)展階段，穩(wěn)定發(fā)展階段（1998 年以后）。隨著我們國家西部大開發(fā)戰(zhàn)略的提出和逐步推進，人民的生活水平有了很大的改善，日常用電量也隨之不斷增加，同時國家也出臺了相關(guān)的支持幫扶政策，實施了“光明工程”、推出“農(nóng)村小型公益設(shè)施建設(shè)補助資金農(nóng)村能源項目”等民生工程，再次促進了我們國家小型風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。[1]唐江豐. 小型風力發(fā)電利用模式研究[D].沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué),2012.
1980年，國家領(lǐng)導(dǎo)人視察我國的西北部地區(qū)后，向科技部提出了要解決偏遠地區(qū)農(nóng)牧民用電問題的批示。科技部組織專家對這些地區(qū)進行考察后，提出了發(fā)展小型風力發(fā)電機解決偏遠地區(qū)農(nóng)牧民供電問題的方案，并列入了國家“六..五”科技攻關(guān)計劃。當時，南京航空學(xué)院、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、沈陽工學(xué)院、清華大學(xué)、長沙鐵道學(xué)院等一批院校和航空部602所、機械部呼和浩特牧機所、中科院電工所、北京農(nóng)機化研究院、浙江機電研究院、中國氣象科學(xué)院等一批院所以及中國船舶工業(yè)總公司884廠、441廠、內(nèi)蒙古動力機廠、包頭電機廠、商都牧機廠、北京聯(lián)合收割機廠、北京電機總廠、浙江電力修造廠等企業(yè)都參與了小型風力發(fā)電機的設(shè)計、研制。八十年代中后期，我國的小型風力發(fā)電機形成了規(guī)�；a(chǎn)的能力，在內(nèi)蒙 古等偏遠地區(qū)推廣小型風力發(fā)電機近二十萬臺，到1990年在丹東召開全國風力機械行業(yè)協(xié)會成立大會時，會員單位有五十多家。但由于沒有適時建立產(chǎn)品質(zhì)量檢測體系和市場監(jiān)督機制，致使大批低質(zhì)量低價的小型風力發(fā)電機涌入市場，導(dǎo)致產(chǎn)品的成本與市場價格錯位，優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的企業(yè)失去了市場，也喪失了產(chǎn)品更新?lián)Q代和進一步研發(fā)的能力。加上產(chǎn)品的售后服務(wù)體系沒建立，小型風力發(fā)電機產(chǎn)品大面積出現(xiàn)質(zhì)量問題，用戶對小風機產(chǎn)品失去了信心，市場急劇萎縮，從而使整個小型風力發(fā)電機制造行業(yè)全面萎縮。按全國風力機械行業(yè)協(xié)會2000年對全國小型風力發(fā)電機產(chǎn)品銷售量的統(tǒng)計，全國共銷售小型風力發(fā)電機產(chǎn)品12670臺套，其中300ww以下的產(chǎn)品12000臺套，并且是低質(zhì)量低價的產(chǎn)品為主，工業(yè)產(chǎn)值不足2000萬元，不及一個中小企業(yè)的年產(chǎn)值。[1]俞紅鷹. 中國小型風力發(fā)電機回顧與展望[A]. 中國農(nóng)業(yè)機械學(xué)會.農(nóng)業(yè)機械化與新農(nóng)村建設(shè)——中國農(nóng)業(yè)機械學(xué)會2017年學(xué)術(shù)年會論文集（上冊）[C].中國農(nóng)業(yè)機械學(xué)會:,2017:4.
目前國家大力發(fā)展大型風力發(fā)電機,而大風機所要求的條件較高,對風速也有一定的要求,所以,通常只能在某些風場使用,而小型風力發(fā)電機的要求則相對較低,在大部分地區(qū)都能夠使用,尤其是在一些邊遠地方的生活供電、國家邊防哨所供電、通信站供電等都起到很大的作用。因此中國將在缺乏小水電資源的地區(qū)，因地制宜建設(shè)獨立的小型太陽能光伏電站、風光互補電站，推廣使用小風電、戶用光伏發(fā)電、風光互補發(fā)電系統(tǒng)[國家發(fā)展和改革委員會.《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》.2017.9]。而且我國財政補助資金將支持提高偏遠地區(qū)
供電能力和解決無電人口用電問題的光伏、風光互補、水光互補發(fā)電示范項目
【 財政部 科技部 國家能源局聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于做好金太陽示范工程實施工作的通知》[J]. 節(jié)能與環(huán)保,2017,12:7.]。典型的政策是從 2017 年 3 月 1 日起，用戶可在其附近以 10kV 及以下等級接入電網(wǎng)，風力發(fā)電機組所發(fā)的電可全部上網(wǎng)，或自發(fā)自用后多余電量上網(wǎng)，用戶自發(fā)電不足電量也可由電網(wǎng)提供，上網(wǎng)、下網(wǎng)電量分開結(jié)算，電價執(zhí)行國家政策。國網(wǎng)公司免費提供關(guān)口計量裝置和發(fā)電量計量用電能表，風電項目不收取系統(tǒng)備用容量費。[2]. 關(guān)于做好分布式電源并網(wǎng)服務(wù)工作的意見[A]. .中國農(nóng)業(yè)機械工業(yè)協(xié)會風能設(shè)備分會2017年度論文集（上）[C].:,2017:2.
目前我國的中小型風電產(chǎn)業(yè)技術(shù)來源主要包括: 一是經(jīng)過 30多年技術(shù)積累形成獨立的自主研制產(chǎn)品; 二是通過獨資或合資引進的美國技術(shù); 三是通過獨資或合資引進的歐洲技術(shù); 四是日本的垂直軸風電技術(shù)。按照風力發(fā)電機的輸出容量可將風力發(fā)電機分為小型、中型、大型和兆瓦級系列。國際上通常將風力發(fā)電機組按容量大小分為小型 (100kw 以下) 、中型( 100-1000kw) 和大型 (1000kw以上)3 種; 我國則分成微型 (1kw以下) 、小型 (1-10kw0、中型 (10-100kw ) 和大型 (100kw 以上 )4種。也有的將1000kw以上的風力發(fā)電機稱為兆瓦級風力發(fā)電機，100kw以下風力發(fā)電機即是中小型發(fā)電機。目前我國生產(chǎn)的中小型風力發(fā)電機組共有19個機型，單機容量分別為:100W、150W、200W、300W、400W、500W、600W、1kW、2kW、3kW、4kW、5kW、10kW、15kW、20kW、25kW、30kW、50kW、100kW。[黃健毅,牛芳. 中小型風力發(fā)電機組行業(yè)的市場現(xiàn)狀、問題分析與發(fā)展預(yù)測[J]. 電氣應(yīng)用,2017,16:70-72.]
其技術(shù)特點是：2～3個葉片、側(cè)偏調(diào)速、上風向，配套高效永磁低速發(fā)電機，再配以尾翼、立桿、底座、錨和拉線。機組運行平穩(wěn)、質(zhì)量可靠，設(shè)計使用壽命為15年。風輪的最大功率系數(shù)已從初期的0.30左右提0.38～0.42，而且啟動風速低，葉片材料已多樣化：木質(zhì)、鐵質(zhì)、鋁合金、玻璃鋼復(fù)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(fā)電機選配的是具有低速特性的永磁發(fā)電機，永磁材料使用的是稀土材料，使發(fā)電機的效率從普通電機的0.50提高到現(xiàn)在的0.75以上，有些可以達到0.82。小型風力發(fā)電機組的調(diào)向裝置大部分是上風向尾翼調(diào)向。調(diào)速裝置采用風輪偏置和尾翼鉸接軸傾斜式調(diào)速、變槳距調(diào)速機構(gòu)或風輪上仰式調(diào)速。功率較大的機組還裝有手動剎車機構(gòu)，以確保風力機在大風或臺風情況下的安全。風力發(fā)電機組配套的逆變控制器，除可以將蓄電池的直流電轉(zhuǎn)換成交流電的功能外，還具有保護蓄電池的過充、過放、交流泄荷、過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(qū)應(yīng)用�！拘⌒惋L力發(fā)電機組行業(yè)現(xiàn)狀及展望_李德孚】
根據(jù)中國農(nóng)業(yè)機械工業(yè)協(xié)會風能設(shè)備分會對行業(yè)內(nèi)34家主要生產(chǎn)制造企業(yè)上報的最終統(tǒng)計資料表明，2011年，中小型風電行業(yè)全年總生產(chǎn)量達到了18.26萬臺，比2017年增長25.6%；總銷售量達到16.5萬臺，同比增長22.9%；總產(chǎn)值15.88億元，同比增長29%；總銷售額為14.6億多元，同比增長33.7%；生產(chǎn)機組容量147MW，同比增長19.5%；銷售機組容量127.4MW，同比增長13%；產(chǎn)品總出口量達到5.15萬臺，同比增長23.8%，出口量占總
經(jīng)銷售量的31.1%。另一組出口數(shù)據(jù)來自于海關(guān)總署的統(tǒng)計，2011年中小型風力發(fā)電機組出口到全球106個國家和地區(qū)，出口量約15,800多臺，出口額達到2,490多萬美元（折合人民幣約1.57億元），比2017年增加出口30.7%。出口量較大的生產(chǎn)企業(yè)有：北京希翼新興能源科技有限公司，揚州神州風力發(fā)電機有限公司，安徽蜂鳥電機有限公司，浙江華鷹風電設(shè)備有限公司，青島安華新源風電設(shè)備有限公司，廣州紅鷹能源科技有限公司等。[1]祁和生,姚修偉,李德孚. 2012中小型風能產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告[A]. .中國農(nóng)業(yè)機械工業(yè)協(xié)會風能設(shè)備分會中小型風能設(shè)備與應(yīng)用2017年度論文集（上）[C].:,2017:8.
從 1983 年開始到 2012 年底，中國廠家累計生產(chǎn)中小型風力發(fā)電機組 107.90 萬臺，分年產(chǎn)量詳見表1。1kW-100kW 銷 售 量 占 比 僅 約20%，但銷售容量占總?cè)萘康谋壤s60%，分型號產(chǎn)品銷售容量的比重見圖一。[1]李德孚. 2012年中國中小型風力發(fā)電行業(yè)發(fā)展報告[J]. 風能,2017,05:44-50.
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