1.世界風(fēng)力發(fā)電行業(yè)發(fā)展現狀

　　根據全球風(fēng)能理事會(huì )的統計數據，截至2008年底，世界風(fēng)電總裝機容量達到12 079萬(wàn)kW，這意味著(zhù)每年發(fā)電2600億千瓦時(shí)，減少二氧化碳排放1.58億噸?？傃b機容量排在前五位的國家依次是美國、德國、西班牙、中國和印度，他們的裝機容量總和占世界裝機容量的72.6%，即8 768萬(wàn)kW。美國的累計裝機容量達到2 517萬(wàn)kW，占世界裝機總量的20.8%，超過(guò)德國，成為世界第一。

　　2008年全球新增裝機容量2 706萬(wàn)kW，新增裝機容量排在前五位的國家是美國、中國、印度、德國和西班牙。中國在2008年世界新增裝機容量中所占比例為23%。

　　2.中國風(fēng)力發(fā)電行業(yè)發(fā)展現狀

　　自1986年建設山東榮成第一個(gè)示范風(fēng)電場(chǎng)至今，經(jīng)過(guò)近23年的努力，風(fēng)電場(chǎng)裝機規模不斷擴大。根據中國風(fēng)能協(xié)會(huì )的統計數據，截止2008年底，全國累計安裝風(fēng)電機組11600多臺，裝機規模約1215.3萬(wàn)kW，裝機增長(cháng)率為106%。裝機分布在24個(gè)?。ㄊ?、自治區），比2008年增加了重慶、江西和云南三個(gè)省市。累計裝機容量排名前五位的省依次是內蒙古、遼寧、河北、吉林和黑龍江。

　　在累計裝機中，中國內資與合資企業(yè)產(chǎn)品占61.8%，金風(fēng)科技的份額最大，占累計總裝機的21.6%。外資企業(yè)產(chǎn)品占38.2%，西班牙歌美颯（Gamesa）的份額最大，占累計總裝機的12.8%

　　2008年內資（合資）企業(yè)新增裝機容量排名前十位的依次是華銳、金風(fēng)、東汽、運達、上海電氣、明陽(yáng)、航天安迅能、湘電、常牽新譽(yù)和北重。前三位華銳、金風(fēng)和東汽的新增裝機容量總和約為359萬(wàn)kW，占2008年新增裝機比例為57.43%。（數據來(lái)源：中國風(fēng)能協(xié)會(huì )）

2008年新增裝機市場(chǎng)份額

2008年累計裝機市場(chǎng)份額

　　二、風(fēng)力發(fā)電機

　　1.風(fēng)力發(fā)電機的組成

　　風(fēng)力發(fā)電機主要部件有葉片、齒輪箱、發(fā)電機、控制系統、變流器、塔架、偏航系統、輪轂、變槳系統和主軸等幾部分組成。風(fēng)力發(fā)電機組中各部分零部件占總裝機成本的比例如下表所示。

　　2.風(fēng)力發(fā)電機的分類(lèi)和技術(shù)特點(diǎn)

清能華福1.5MW變流器在風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)

　　根據葉輪驅動(dòng)發(fā)電機的方式，風(fēng)力發(fā)電機組有三個(gè)類(lèi)型：第一種為雙饋式，即葉輪輪轂通過(guò)多級齒輪增速箱驅動(dòng)雙饋異步發(fā)電機;第二種為直驅式，由葉輪直接驅動(dòng)多極同步發(fā)電機;第三種為半直驅式，由葉輪通過(guò)單級增速裝置驅動(dòng)多極同步發(fā)電機，是直驅式和傳統型風(fēng)力發(fā)電機的混合。

　　雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組的特點(diǎn)是采用了多級齒輪箱驅動(dòng)有刷雙饋式異步發(fā)電機。它的發(fā)電機的轉速高，轉矩小，重量輕，體積小，變流器容量小，但齒輪箱的運行維護成本高且存在機械運行損耗。

　　直驅式風(fēng)力發(fā)電機組在傳動(dòng)鏈中省掉了齒輪箱，將風(fēng)輪與低速同步發(fā)電機直接連接，然后通過(guò)變流器全變流上網(wǎng)，降低了機械故障的概率和定期維護的成本，同時(shí)提高了風(fēng)電轉換效率和運行可靠性，但是電機體積大、價(jià)格高。根據勵磁方式的不同，這種低速同步發(fā)電機可分為永磁式、電勵磁和混合勵磁式三類(lèi)。

　　半直驅式風(fēng)力發(fā)電機組也要求全功率逆變器?，F多采用一級增速+雙饋異步發(fā)電機或永磁同步發(fā)電機，一般均為中速機。這種機組與直驅式比較減小了發(fā)電機的體積，與雙饋式比較減小了齒輪箱的體積、降低齒輪箱的制造成本和運行維護成本。

　　目前應用最廣泛的風(fēng)力發(fā)電機組為雙饋異步式風(fēng)力發(fā)電機和永磁直驅同步風(fēng)力發(fā)電機。下表是對這兩個(gè)機型的比較。

　　三、1.5MW雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機變流器

　　1.變流器的系統構成

　　雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機變流器由主電路系統、配電路系統及控制系統構成。

　?。?）主回路

　　轉子側逆變器（Rotor Inverter）

　　直流母線(xiàn)單元（DC Bus）

　　電網(wǎng)側整流器（Grid Rectifier）

變流器主回路框圖

　?。?）配電系統及控制系統

　　配電系統由并網(wǎng)接觸器、主斷路器、繼電器、變壓器等組成，自身集成有并網(wǎng)控制系統，用戶(hù)無(wú)須再配置并網(wǎng)柜，提高了系統集成度，節約了機艙空間，柜中還提供供調試的220V電源。

　　控制器由高速數字信號處理器（DSP）、人機操作界面和PLC共同構成。整個(gè)控制系統配備UPS，便于電壓跌落時(shí)系統具有不間斷運行能力。

　　2.以清能華福自主研制的QHVERT-DFIG型1.5MW雙饋異步風(fēng)電機變流器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)1.5MW變流器）為例

　?。?）1.5MW變流器的系統功能和技術(shù)特征

系統參數設定界面

　　QHVERT-DFIG變流器采用了擁有自主知識產(chǎn)權的“基于雙DSP的全數字化矢量控制策略”的核心技術(shù)，采用該技術(shù)可以?xún)?yōu)化風(fēng)力發(fā)電系統的運行，實(shí)現寬風(fēng)速范圍內的變速恒頻發(fā)電，改善風(fēng)機效率和傳輸鏈的工作狀況，減少發(fā)電機損耗，提高運行效率，提升風(fēng)能利用率。

　　QHVERT-DFIG變流器具有以下一些特點(diǎn)：

　　優(yōu)異的控制性能;

　　完備的保護功能;

　　良好的電網(wǎng)適應能力;

　　具備高可靠性，適應高低溫、高海拔等惡劣地區運行;

　　提供多種通信接口，如Profibus, CANopen等（可根據用戶(hù)要求擴展），用戶(hù)可通過(guò)這些接口方便的實(shí)現變流器與系統控制器及風(fēng)場(chǎng)遠程監控系統的集成控制。

　　模塊化設計，組合式結構，安裝維護便捷;

　　豐富的備品備件;專(zhuān)業(yè)、快速的技術(shù)服務(wù)。

波形顯示界面

　?。?）1.5MW變流器的主要技術(shù)參數

　　額定容量：700kVA

　　對發(fā)電機要求：雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機

　　輸出電流正弦波失真率：<3%

　　功率因數：容性0.9～感性0.9 可調

　　變流器效率：≥97.5%

　　參考文獻

　　1 全球風(fēng)能理事會(huì ). 2008年全球風(fēng)電市場(chǎng)統計.

　　2 施鵬飛.2008中國風(fēng)電場(chǎng)裝機容量統計.中國可再生能源學(xué)會(huì )風(fēng)能專(zhuān)業(yè)委員會(huì )（中國風(fēng)能協(xié)會(huì )）.