国内风力发电现状概述

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：整个内蒙古风电总装机容量达到了1385.8万kW，风电装机量占全国总量的31%；并网容量为870万kW，风力发电177.2亿kW·h，增长率为72%，占全国风力发电量的35.4%。同时，国内也在积极开展兆瓦级变速恒频风力发电机组的研发工作，兆瓦级变速恒频风电机组是国家“863”计划重大课题，1MW变速恒频发电机组已于2005年8月并网运行。中国科学院电工研究所在承担国家“863”科技攻关计划的基础上开发研制了1.5MW双馈式变速恒频风电机组控制系统及励磁变换器。

我国幅员辽阔，海岸线长，风能资源比较丰富。根据气象部门的资料，我国10m高度陆地风能理论储量为32.26亿kW，估计10%可供开发，再考虑到实际风轮扫掠面积为圆形与正方形的差别系数为0.785，则陆地风能实际可开发量约为2.53亿kW，近海风能资源大约为7.5亿kW，仅次于美国和俄罗斯，居世界第三位。

我国从20世纪70年代就将风能的开发利用列入“六五”国家科技攻关计划，但以离网型风电为主，主要解决常规电网覆盖不了的边远农牧民、岛屿居民的生产生活用电。在“七五”、“八五”和“九五”期间，国家计划委员会和国家科学技术委员会分别组织了综合性风能科技攻关，内容涉及风能资源、风力机空气动力学、结构动力学、电机、控制和材料等。我国的大型风力发电从20世纪80年代中后期开始真正起步，先引进了定桨距恒速风力发电机组；90年代，引进了变桨距恒速风电机组；近年来又引进了变速恒频风电机组。

我国风力发电呈现出良好的发展势头，表1-2列出了2002年以来风电装机容量的增长情况。展望未来，我国2020年全国风电装机容量有望突破2亿kW，我国风力发电在大规模非水可再生能源发电中的先行地位已经明确。

表1-2 2002年以来中国历年总装机容量（单位：MW）

截至2010年年底，全国电力装机容量9.62亿kW，全国风电装机容量4473万kW，全国风电并网装机容量3107万kW，占全部电力装机容量的3.2%，同比增长82%。2010年，全国全口径发电量4.23万亿kW·h，同比增长18%，其中风电501亿kW·h，同比增长74%，占全部发电量的1.2%。整个内蒙古风电总装机容量达到了1385.8万kW，风电装机量占全国总量的31%；并网容量为870万kW，风力发电177.2亿kW·h，增长率为72%，占全国风力发电量的35.4%。

内蒙古电力“风火并举”战略为电力系统注入了“绿色能源”的新鲜血液，但这是一柄“双刃剑”，同时也给内蒙古电网运行带来一定压力，并随之产生风电汇集、输送、电压稳定性、动态无功潮流、配套的输变电工程等许多新的研究课题。

此外，海上风力发电由于资源富集、风速稳定、不占用土地、不受地形地貌影响、单机容量大等优点成为当今国际上风电发展的一个新趋势。目前，海上风电技术日趋成熟，并开始进入规模化开发阶段，丹麦、德国、西班牙、瑞典等国家均在建设大型海上风电场，还有许多国家也在制订近海风电发展计划。我国江苏响水20万kW风电场是国家第三批风电特许权项目，由中国长江三峡集团公司所属长江新能源开发有限公司负责开发，风电场首批23台1.5MW的风力机于2010年5月18日并网运行，项目计划于2011年上半年实现全部134台风力机并网发电；江苏盐城中电大丰风力发电有限公司规划了二期风电场工程，总容量为20万kW；浙江慈溪也在一、二期10万kW风电场的基础上，又规划近海风电场装机容量10万kW；国家海上风电示范项目、上海市重大工程——东海大桥10万kW海上风电场34台3MW风力机于2010年7月6日完成全部安装和调试，并投入并网运营。

由于风电的强随机性，风电穿透功率水平增大后，会对电能质量和电力系统的正常运行产生严重影响，国内对此进行了较深入的研究。有的文献对风力发电机组的无功功率极限及其控制和风电穿透功率极限进行了理论研究，并得出了我国电网目前可接受的风电穿透功率不能超过8%的理论结论，而丹麦并网运行风力发电穿透功率水平早已高于20%，这就产生一个问题：如何采用新技术进一步提高我国风电穿透功率水平？

并网运行的风力发电场由于可以得到大电网的补偿和支撑，成为国内风力发电的主流。有些科研机构已经对恒速恒频风力发电机组的软并网（通过控制发电机与电力系统之间作并网开关的双向晶闸管的触发延迟角来控制和减小冲击电流）控制系统进行了研究。魏晓云等提出了一种基于电压源换流器的交、直流混合风力发电场并网技术，具有一定新意，并给出了基于PSCAD（电力系统计算机辅助设计）的仿真分析结果。

“变桨距风力机+双馈发电机”作为新型风力发电机组，是目前研究的热点。国内对双馈发电机的研究主要集中在单机建模、空载并网、柔性并网、并网后有功功率和无功功率的解耦控制、低电压穿越运行、风电场协调控制等方面。针对大型风力发电还存在一些重要科学问题尚未解决，如改善接入电网的电能质量、风电穿透功率极限、对接入电网电压稳定性的分析与控制等，变速恒频风力发电相关科学研究工作仍需加强，对其柔性并网运行与控制的关键技术有待进一步充实。

同时，国内也在积极开展兆瓦级变速恒频风力发电机组的研发工作，兆瓦级变速恒频风电机组是国家“863”计划重大课题，1MW变速恒频发电机组已于2005年8月并网运行。中国科学院电工研究所在承担国家“863”科技攻关计划的基础上开发研制了1.5MW双馈式变速恒频风电机组控制系统及励磁变换器。兰州电机厂与清华大学及沈阳工业大学合作，2005年4月自主研发了国内首台1.5MW变速恒频双馈异步发电机，并成功并网发电。现在国内兆瓦级风力发电机除了新疆金风科技股份有限公司和哈尔滨大电机研究所研制的是永磁同步发电系统外，华锐风电科技（集团）股份有限公司、中国东方电气集团有限公司等生产的都是双馈式风电系统。

此外，我国对开关磁阻发电机、爪极发电机应用于大型变速恒频风力发电展开了探索性应用基础研究。

以严陆光院士为代表的科学家认为我国近期风力发电的工作重点如下：

1）大力加强大容量风电机组的研制，加快风电设备制造国产化步伐。

2）解决好大规模风力发电进入电网的有关问题，使风电成为我国电力发展的重要组成部分。

3）大力组织全国风能资源调查，建立数据库，为风电发展提供坚实的科学基础。

4）开展海上风电场的科学、安全、合理开发的前期研究。

5）采取有力措施，积极贯彻实施可再生能源法，以形成良好的发展环境。

国内风力发电现状概述

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