几种典型的风力发电系统对比分析

3离网型风力发电机系统
　　通常，离网型风力发电机组容量较小，均属小型发电机组。可按照发电容量的大小进行分类，其大小从几百W至几十kW不等。自上世纪80年代初开始，中国的小型风力机制造产业，在政府的支持下，尤其是内蒙古自治区政府的大力扶植，得到了引人瞩目的发展，十几万台小型风力发电机的生产和推广应用，为远离电网的农牧民解决基本的生活用电，尤其是照明和收听电台广播，作出了不开磨灭的贡献。据统计，在上世纪80年代初期，国内有近百家小型风力发电机制造企业。随着改革开放的不断深化以及社会经济的发展，这些小型风力发电机制造企业经过内部的调整和外部的整合，根据中国农村能源行业协会小型电源专委会的统计，到目前为止，全国有23家小型风力发电机生产企业，2005年共生产小型风力发电机32433台，装机容量为12020kW，产值8472万元，利税为993万元。国内生产的小型风力发电机，单机容量从60W到30kW不等。
　　小型风力发电机按照发电类型的不同进行分类，可分为直流发电机型、交流发电机型。较早时期的小容量风力发电机组一般采用小型直流发电机，在结构上有永磁式及电励磁式两种类型。永磁式直流发电机利用永磁铁提供发电及所需的励磁磁通；电励磁式直流发电机则是借助在励磁线圈内流过的电流产生磁通来提供发电及所需要的励磁磁通。由于励磁绕组与电枢绕组连接方式的不同，又可分为他励与并励（或自励）两种形式。
　　随着小型风力发电机组的发展，发电机类型逐渐由直流发电机转变为交流发电机。主要包括永磁发电机、硅整流自励交流发电机及电容自励异步发电机。其中，永磁发电机在结构上转子无励磁绕组，不存在励磁绕组损耗，效率高于同容量的励磁式发电机；转子没有滑环，运转时更安全可靠；电机重量轻，体积小，工艺简便，因此在离网型风力发电机中被广泛应用，但其缺点是电压调节性能差。硅整流自励交流发电机是通过与滑环接触的电刷与硅整流器的直流输出端相连，从而获得直流励磁电流。
　　但是由于风力的随机波动会导致发电机转速的变化，从而引起发电机出口电压的波动，这将导致硅整流器输出直流电压及发电机励磁电流的变化，并造成励磁磁场的变化，这样又会造成发电机出口电压的波动。因此，为抑制这种连锁的电压波动，稳定输出，保护用电设备及蓄电池，该类型的发电机需要配备相应的励磁调节器。电容自励异步发电机是根据异步发电机在并网运行时，电网供给的励磁电流对异步感应电机的感应电动势而言是容性电流的特性而设计的。即在风力驱动的异步发电机独立运行时，未得到此容性电流，须在发电机输出端并接电容，从而产生磁场建立电压。为维持发电机端电压，必须根据负载及风速的变化调整并接电容的数值。我国的小型风力发电机产业总体是在向好的方向展，小型风力发电机及其于太阳能的互补系统在解决边远地区无电问题上作出了不可磨灭的贡献。它的功率比同类太阳能系统来得大，能为更多的负载提供电力，甚至小型生产性负载，它的价位更易为广大农牧民所接受，如果政府采用小风电或风光互补系统来解决农村无电问题，则政府得投入将比相同功率的太阳能系统少得多。但是，小型风力发电机及其行业在发展中也同样面临着困难和挑战。这些困难和挑战，既来自产业的内部，也来自产业的外部环境。
　　4发展趋势
　　随着各国政策的倾斜和科技的不断进步，世界风力发电发展迅速，表现出了广阔的前景。未来数年世界风力发展的趋势可表现为：
　　4.1风力发电从陆地向海面拓展
　　海面的广阔空间和巨大的风能潜力使得风机从陆地移向海面成为一种趋势。目前只有少数国家建立了海上风电场，但预计今后几年，欧洲的海上风力发电将会大规模的起飞。
　　4.2新方案和新技术将不断被采用
　　在功率调节方式上，变速恒频技术和变桨距调节技术将得到更多的应用；在发电机类型上，控制灵活的无刷双馈型感应发电机和设计简单的永磁发电机将成为风力发电的新宠；在励磁电源上，随着电力电子技术的发展，新型变换器不断出现，变换器性能得到不断地改善；在控制技术上，计算机分布式控制技术和新的控制理论将进一步得到应用；在驱动方式上，免齿轮箱的直接驱动技术将更加吸引人们的注意。在技术上，经过不断发展，世界风力发电机组的逐渐形成了水平轴、三叶片、上风向、管式塔的统一形式。进入21世纪后，随着电力电子技术、微机控制技术和材料技术的不断发展，世界风力发电技术得到了飞速发展，主要体现在：
　　（1）单机容量不断上升国单机容量为SMW的风机己经进入商业化运行阶段；
　　（2）变桨距功率调节方式迅速取代定桨距功率调节方式国采用变桨距调节方式避免了定桨距调节方式中超过额定风速发电功率将下降的缺点；
　　（3）变速恒频方式迅速取代恒速恒频方式国变速恒频方式可通过调节机组转速追踪最大风能，提高了风力机的运行效率；
　　（4）无齿轮箱系统的直驱方式增多国去掉齿轮箱虽然提高了发电机的设计和制造成本，但有效地提高了发电系统的效率和可靠性。
　　4.3风力发电机组将更加个性化
　　适合特定市场和风况的风力机将被更多地推出，目前，德国的Repower公司己经推出了这方面的产品。
　　4.4从事风力发电的队伍将近一步增大
　　随着对风力发电诱人前景的深入认识和更多优惠政策的出台，更多的新成员将加入风力发电产业。