风能转换系统控制技术的最新发展及展望

目前 的 风 力 发 电状 况 还 面 临 两 个 亟 待 解
座 核 电站 转而开 发风 力发 电。应用 先进的空
决的关键 问题 ， 即风力发 电效率 的提高和风
①
＊广 东 省 自然 科 学 基 金 研 究 团 队 项 目 （ ０ ０ ９ ０ ３４ ） ３ ９
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电 中 获 得 了很 大 的 经 济 效 益 。 鉴 于 风 能 转 换
技 术 的 发 展 ， 拿 大 政 府 已将 其 能 源 政 策 由 加
发 展 核 电转 为 发 展 风 力 发 电 ， 放 弃 了 大 惠 并 尔 巨型 水 电项 目 。瑞 典 将 在 ２ １ ０ ０年 取 消 １ ２
摘 要 本 文 综 述 了国 内外 风 力 发 电技 术 的 发展 和 应 用 现 状 ， 应 用 在 风 能 转 换 系统 中 的 最 对 大 风 能 捕 获 和 改 善 系 统 动 态 特 性 的 各 种 控 制 方 法 ， 其 是 非线 性 控 制 方 法 和 智 能 控 制 方 法 进 尤 行 了总 结 ， 后 指 出 了风 能 转换 技 术 存 在 的 问题 和 发 展 方 向 。 最
年 平 均 速 度 发 展 ， 美 一 些 国 家 已 从 风 力 发 欧
模 的 发 展 ， 后 建成 了十 九 个 风 电场 ， 网 风 先 联
力发 电 总 装 机 容 量 超 过 ４ ０万 千 瓦 ， 与 先 进 但 国家 相 比还有 很 大的差 距 ， 目前 的 状 况 是 我 国 ２ ０ Ｗ 以上 的 中 大 型 并 网 型 风 电 机 组 主 ０ｋ 要 依 赖 于 进 口 ， 成 风 电上 网 电价 过 高 ， 已 造 这 成 为 制 约 我 国 风 电 发 展 的 一 个 主 要 因 素 。 为
风能 是一种用之 不竭 、 洁的可再 生能源 ， 清 风 力 发 电 系统 因其 结 构 简 单 、 护方 便 、 于 管 维 易
电将 成 为 主 要 的 电 源 之 一 ， 电机 工 业 也 将 风 成 为最兴 旺的制造业之一 。 我 国 风 能 资 源 丰 富 ， 国 家 各 部 委 的 高 在 度 重 视 下 ， 国 的 风 力 发 电 事 业 已有 一 定 规 我
改变 这 种 状 况 ， 国家 计 委 提 出 了“ 风 计 划 ” 乘 ，
在 风 力 发 电机 组 制 造 和 风 电场 建 设 上 给 予 扶 持 政 策 ， 发 展 我 国 具 有 独 立 知 识 经 济 产 权 以 的 风 电产 业 ， 而 推 动 我 国 风 电 事 业 的 发 展 。 从
理 而 得 到 了 各 国 的 高 度 重 视 和 发 展 ， 年 来 近 由 于 控 制 技 术 和 电 力 电子 技 术 的 发 展和 广 泛 应 用 ， 力发 电技 术 已取 得 了 长足 的 进 步 ， 风 是 各 国 首 先 考 虑 发 展 的 新 环 保 能 源 ， 多 国 家 许 为 此 制 定 了 相 应 的 优 惠政 策 。世 界 风 力 发 电 总 功 率 已 超 过 了 ９ ０万 千 瓦 ， 欧 洲 某 些 国 ７ 在 家 风 力 发 电量 已 占 到 全 国 总 发 电 量 的 ８ 据 估 计 ， 二 十 年 内风 力 发 电 可 以 满 足 世 界 在 电 力需 求 量 的 １ ， ０ 目前 以平 均 超 过 ２ 的 ０
成 为 当 今 发 展 最 快 的 一 种 新 能 源 。２ １世 纪 风
二十世纪 ８ ０年 代 以 来 ， 于 一 次 性 能 源 基
的 日益 枯 竭 和 环 境 保 护 的 考 虑 ， 界 各 国 都 世
把 开发 新 的再生 能源 作 为能源 发展 方 向 ， 对
电 力 供 应 而 言 ， 力 最 大 的 是 利 用 风 力发 电 。 潜
展 的技术 开展 对这两 个关 键技 术 的研 究 ， 对
４ ０ ｋ 。 目前 国 外 已在 研 制 １ ２兆 瓦 的 巨 ００Ｗ ～ 型 风 力 发 电 机 组 ， 计 ２ ３年 内 可 实 现 运 预 ～ 营。 中大 型 风 力 机 主 要 是 水 平 轴 三 叶 片式 ， 德 国研制了单 叶片的 ６ ０Ｗ 的大型风 力机 ， ４ｋ 可 降 低 成 本 １ ％～ ２ 。 ０ ０ 中 大 型 风 力 机 最 高 转 速 一 般 在 ２ ～ ０ ４ ｒ ｍｉ ０ ／ ｎ之 间 ， 在 的 中 大 型 风 电 主 导 机 型 现 多 为 异 步 发 电机 ， 取 风 力 机 接 升 速 齿 轮 箱 采
２０ ０ ２年 第 ２期 源自风 力发 电 总第６ ５期 （ 刊 ） 季
力 电能 质 量 的 控 制 。 高 风 能 的 利 用 效 率 ， 提 降 低 风 力发 电成 本 ， 大 风 电场 规 模 ， 大 力 发 扩 是 展 风 电事 业 的 必 备 前 提 ， 多 学 者 在 风 力 发 许 电设 备 和 风 电系 统 性 能 的 改 善方 面 进 行 了大 量 研 究 ， 还 未 达 到 令 人 满 意 的 成 果 。 代 控 但 现 制 技 术 和 电 力 电子 技 术 的 发 展 为 上 述 两 个 问 题 的 解 决 提 供 了 技 术 基 础 ， 用 这 些 最 新 发 应
引 言
气 动 力学 、 电 子 技 术 、 微 电力 电子 技 术 和 控 制 技 术 开 发 研 制 的 大 功 率 并 网 型 风 力 发 电 机 组 ， 风 力 发 电的 效 率不 断 提 高 ， 本 日益 下 使 成 降 ， 美 许 多 国 家 的 风 力 发 电 的 上 网 电 价 已 欧 具 备 了 与 火 电竞 争 的 能 力 ， 用 风 能 发 电 已 利
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２０ ０ ２年 第 ２期
风 力发 电
总第 ６ ５期 （ 刊 ） 季
风 能 转 换 系统 控 制 技 术 的 最 新 发 展 及 展 望 ①
华 南 理 工 大 学 电 力学 院 （ 州 ５ ０ ４ ） 广 １ ６ ０ 杨 金 明 吴捷 杨 苹 刘 永 强