1。2 国内外的现状

由于环境恶化和能源危机的影响，新能源的开发及利用受到大多数国家的重视， 尤其是以风能为代表的新型能源，许多国家制订了相关的激励政策和措施来缓解这 一问题。受到这一影响，风能开发及利用的发展速度十分迅速。到 2006 年为止，除了西藏、新疆、云南等 5 个省自治区之外，我国其他 26 个省、自治区、直辖市的风力资源仍有 32 亿千瓦装机容量可以供给开发、利用。其中，内蒙古可以供给开发的风力资源占到了 26 个省、自治区、直辖市的一半，高达十四点六亿千瓦。中国的风力资能资源储存量是印度的三十倍，是德国的五倍，但 2006 年我国的总储能容量仅仅达到 6。23 亿千瓦，而利用风能发电的储能容量仅仅占总能量的百分之零点四三,当前中国风电装机的容量仅仅是印度的 1/2。5，德国的 1/8。到 2008 年底为止， 全球风电总装机为 1。2 亿千瓦，其中 2008 年新增的装机为 2700 多万千瓦，其发电 量超过了全球总用电量的 1。5% 2。但是由于风能的随机性和间歇性，使得风电大规 模并网成为了风能大规模开发利用的可能障碍。同时，风能发电仍存在很多其它问 题，如产生噪音、视觉污染、占用大片土地、不稳定不可控、转换效率低、影响鸟 类、相应的使用设备不是很成熟等等。

淡水资源的短缺已经成为人类共同面临的世界性难题，仅我国每年因为缺水造 成的直接经济损失已高达数千亿元。为了解决这个问题，很多国家采取了多种节水 及调水的措施，同时大力开发和利用风能来进行海水淡化，目前利用风能进行海水 淡化已经成为解决淡水资源短缺的重要途径，尤其是在中东及某些岛屿地区。目前 可以用于风能海水淡化的技术越来越成熟，主要有蒸馏法、反渗透法和电渗析法， 但是常规的海水淡化技术主要是针对稳定可靠的能源，而风能具有明显的随机性和 间歇性，因此利用风能进行海水淡化需要克服一些必要的技术限制。

1。3 风力发电系统建模综述

1。3。1 风力发电机组的介绍

根据结构和运行机理来划分，风力机组主要有固定转速、变速直驱、变速双馈 三种风力机。固定转速风力机的容量较小，技术比较老套，不能适应时代发展的需 要，额定转速一般在 7-15m/s，根据叶片安装的浆距角，可分为固定式和可调式。变 浆距风力机通过改变浆距来调节发电机的功率，而定浆距风力机是通过调节风速来 对功率因素进行优化，使得功率达到恒定。固定风速风力机要想稳定地运行，需要 从系统中吸收大量的无功功率，因而系统会产生一定的能量损失。此外，电压较小 时，从系统中吸收大量的无功功率，因此系统的无功电压特性会进一步恶化 3。

进行发电时，一定要保证风力机组输出的电能频率不变，这对于风机并网发电 很十有必要。要保证输出电能的频率不变，可采用的一种方式是：通过某种手段保 证发电机转子的转速不变，即恒速恒频的运行方式；另一种可采取的方式是：发电 机转速随着风速的变化而变化，而保证输出电能的频率不变，即变速恒频的运行方 式。风力机存在某一确定的尖速比，使得风能利用系数 Cp 达到最大值。因此，以变 速恒频的方式运行，风力机、发电机转子的转速能够在很大的范围内变化。尽管如此，并不会影响输出电能的频率，仍然不发生变化。变速双馈风力机使用的电机定 子是直接与电网相连，而转子绕组要通过换流器与电网间接相连。发电机输出三相 电流，整流器把它转换成稳定的直流，逆变器再把直流转换为三相交流，最后接入 电网。变速双馈风力机与固定风速的风力机相比，有了很大的提升，但是双馈风力 机的性能与 PWM 控制策略有很大的关系，控制策略的合适与否决定着是否能为风力 机组提供一定的低电压穿透能力。涡轮机的转子与发电机直接耦合，没有齿轮箱， 大大减少了系统的复杂程度，提高了效率，降低了机械噪声，增加了系统的寿命， 能够使系统稳定地运行。因此，风力机组为了保证输出频率的恒定，常常采用变速 恒频的运行方式 4。