风电基础和输电系统组成

风电机组基础结构的主要作用是固定风机，其有四种基本形式：陆地基础、单桩基础、基脚架基础和浮式基础，其使用范围和具体结构如下图：

目前建成的海上风电场大多采用高压交流输电系统（HVAC）,其由以下几部分组成：交流集电线路，海上升压站和无功补偿设备，海底电缆，陆上变压站和无功补偿设备。通过交流集电线路将各个风力发电机产生的电收集起来，再通过海上升压站将电压升高，然后通过海底电缆将电输送到岸上变压站。此外，基于电网换相换流器（LCC）的直流输电系统被广泛应用于陆上长距离输电和海底电缆等领域，技术较为成熟，也可用于海上风电输电领域。

所谓集电线路，即是汇集风机所发电量并输送至升压站的输电系统，海上风电场集电线路主要由海缆、海缆终端头、海缆连接头、风机环网柜组成。

集电线路的布置（也称集电线路拓扑）需要考虑风场的规模、风机单机容量、海缆电压等级、冗余度或可靠性要求、工程造价，甚至开发商风险承担能力等各种因素。因此，集电线路设计是一个权衡博弈的过程，没有最优的方案，只有最合适的选择。

与陆上风电场常用的连接方式相同，风机采用普通链式串接方式。
优点：系统结构最简单，通过海缆变径方式可有效降低成本。
缺点：系统可靠性差，当升压站与组串首台风机之间的电缆故障时，则整条回路退出。

典型案例：
Belwind 1：比利时，165MW，55台V90-30MW（Vestas）
Nobelwind：比利时，165MW，50台V112-33MW（Vestas）
Nysted 1：丹麦，1656MW，72台SWT-23-82（Siemens）
Nysted 2：丹麦，207MW，90台SWT-23-92（Siemens）
Sheringham Shoal：英国，3168MW，88台SWT-36-107（Siemens）
Dudgeon：英国，402MW，67台SWT-60-154（Siemens）
Gemini：荷兰，600MW，150台SWT-40-130（Siemens）
Neart Na Gaoithe（建设中）：英国，448MW，54台SG 80-167 DD（SG）

类似前一种星型链式结构，但允许在风机处引出分支。
优点：系统结构较简单，通过海缆变径方式成本将更低。
缺点：系统可靠性较差，与星型链式结构存在同样问题；当采用66kV集电线路时，风机环网柜及海缆引入段的设计可能会影响该方案的采用。

典型案例：
Borkum Riffgrund 1：德国，312MW，78台SWT-40-120（Siemens）
Horns Rev 1：丹麦，160MW，80台V80-20MW（Vestas）
Gwynt-Y-Mor：英国，576MW，160台SWT-36-107（Siemens）
Walney 2：英国，1836MW，51台SWT-36-120（Siemens）
Gode Wind 1&2：德国，582MW，97台SWT-60-154（Siemens）
Galloper（建设中）：英国，353MW，56台SWT-63-154（Siemens）

在首台风机采用树状结构，之后为星型链式结构。

典型案例：
Anholt：丹麦，3996MW，111台SWT-36-120（Siemens）
Horns Rev 2：丹麦，2093MW，91台23MW SWT-23-93（Siemens）
Bard 1：德国，400MW，80台Bard 50（Bard）
Walney 1：英国，1836MW，SWT-36-107（Siemens）
Westermost Rough：英国，210MW，35台SWT-60-154（Siemens）
Race Bank：英国，5733MW，91台SWT-63-154（Siemens）
Walney Ex 1&2：英国，659MW，40台V164-825MW（MVOW）和47台SWT-70-154（Siemens）

为获得更高的可靠性及冗余度，将星型链式结构的两台组串末端风机用海缆连接起来的形式。
优点：系统可靠性、冗余度高。
缺点：海缆输送容量考虑额外的冗余度，截面增加导致成本上升。

典型案例：
Alpha Ventus：德国，60MW，6台5M（Senvion）和6台M5-116（Adwen）
Amrumbank West：德国，302MW，80台SWT-36-120（Siemens）
Butendiek：德国，288MW，80台SWT-36-120（Siemens）
En Baltic 2：德国，288MW，80台SWT-36-120（Siemens）
Meerwind：德国，288MW，80台SWT-36-120（Siemens）
London Array：英国，630MW，175台SWT-36-120（Siemens）

将星型链式、树状链式和环网结构结合起来的链接方式，形成更灵活的网状矩阵式系统。
优点：系统可靠性、冗余度更高。
缺点：系统结构复杂，成本较高。

典型案例：
Dan Tysk：德国，288MW，80台SWT-36-120（Siemens）
Global Tech I：德国，400MW，80台AD 5-116（Adwen）
Riffgat：德国，108MW，30台SWT-36-120（Siemens）
Merkur OWF（建设中）：德国，396MW，66台Haliade 150-6MW（GE）

海缆的种类可以从四个方面来简单划分。从结构上看，主要分为三芯海缆和单芯海缆，中低压线路使用三芯海缆居多，高压线路使用单芯海缆居多；从功能上看，半个世纪前，海缆只有单纯的电能传输功能，现在的海缆集成了两种功能，有效地实现了电能和信号在同一根缆线上传送，这种结构节约了大量的传输通道和物料成本；从绝缘组成看，分为充油绝缘海缆和挤出塑料绝缘海缆，最早得到发展的是充油海缆，但维护成本高，环境不友好，随着技术的发展，轻型、环境相对友好、易生产和维护的挤出塑料绝缘海缆走进了历史舞台，逐渐占据了全球市场；从负荷类型看，分为直流海缆和交流海缆，直流海缆特点是损耗小，易于实现长距离输电，但直流海缆的应用经验并不丰富，直流换流站等配套建设费用高昂，交流海缆损耗大，但运维技术成熟，配套建设费用小，因此海缆线路设计者们通常要进行技术和经济上的权衡，实现效益最大化。

对于深度小于200米的浅海区，通常采用埋设，对于深度大于200米的深海区，通常采用敷设，主要涉及三个阶段：勘察清理，海缆敷设和冲埋保护。首先，敷设船从海缆制造厂装载着成盘的海缆来到岸边，在海缆上每隔一段距离绑一个“救生圈”，将海缆浮起，陆地上的牵引机将海缆牵引上岸，电缆上岸后拆除“救生圈”，电缆就下沉至海底，敷设船沿设计线路“边走边放”，同时利用水下监控设备反馈工况，控制敷设船的前进速度、方向和敷设速度，绕开凹凸地面和岩石等不良工况，避免损伤电缆。海缆敷设示意如下图所示

海缆的绝缘结构和陆地电缆基本一致，但是由于海缆的应用环境比陆地复杂很多，因此设计者们给它多穿了一套“软猬甲”，保护海缆免受损伤。典型的海缆结构如下图所示。

最外层是PP绳和沥青，用来抵御海水腐蚀、下一层是钢丝铠装，用来加强海缆的机械强度，防止外力破坏、铅护套用来抵御海水腐蚀和强大的水压、阻水层可以阻止当铅护套损坏时，海水渗入铅护套并沿轴向扩散、海缆绝缘层和陆缆绝缘层没有区别，用来传送能量、内外屏蔽层用来均匀电场分布，提高绝缘寿命、基于阻水考虑，采用紧压导体引导能量传输。正是这些独特的机械和电气设计，海缆才可以“安心”地躺在海底工作。

风电场主要的能量传递和转换设备是变压器。 风力发电机出口侧的低电压（690～900伏不等，随型号不同有差异） ， 经内部的升压单元升至35千伏， 由35千伏海缆将能量送至 海上升压站，再升至220千伏后，向陆地输送。 这样一系列的升压过程可以有效地减少能量于传输过程中在电缆上的损耗。

根据风电场选址，针对不同的施工水平及环境条件，形成了两种模式的海上升压站结构—— 模块装配式海上升压站结构 和 整体式海上升压站结构 。模块装配式海上升压站是将升压站分为若干个模块，如变压器模块、高压模块、中压模块、站用电模块、辅助系统模块、控制模块等， 每个模块都采用钢结构，在陆上组装厂制作， 在陆上完成模块内的设备安装调试，然后各模块单独运至现场起吊并就位，各模块安装完成后现场再进行各模块之间的连接。整体式海上升压站是将整个升压站上部结构作为一个整体，在陆上组装厂完成整个升压站的制造、设备安装和调试，然后整体运至现场，采用大型起重船安装。选择何种方式取决于工程的实际施工、运输条件和能力。

海上升压站一般分为无人 *** 作的海上升压站(A类)、临时或者长期有人 *** 作驻守的海上升压站(B类)以及有无人 *** 作的海上升压站平台加一个生活平台(C类)。通常情况下，离岸距离近一些的中小型交流海上升压站选择A类，离岸距离近一些的大型交流海上升压站或者直流海上升压站选择B类，海上风电场连续分期建设时可选择C类。

海上升压站结构设计包括上部结构、下部支撑结构设计。 以220 kV海上升压站为例，目前国内建成的或者是在建的项目，220 kV海上升压站均由上部组块和下部基础(单桩或导管架基础)组成。

1）上部结构布置

一层(甲板层)主要作为电缆层及结构转换层，主要布置有 事故油池、救生装置、楼梯间 等。

二层为整个海上升压站主要核心区域，布置 主变、主变散热器、开关室、接地变室、低压配电室、应急配电室、GIS室（体绝缘组合电器设备）以及水泵房等辅助房间。

三层为主变室和GIS室上部挑空，同时布置蓄电池室、通信继保室、避难室、柴油机房及暖通机房等。

顶层一般布置悬臂吊、空调外机、通信天线、气象侧风雷达、避雷针;另外，可根据实际需要，布置直升机悬停区。

2）下部结构布置

海上升压站的基础形式根据地质条件、水深条件、上部结构尺寸重量等条件，可以考虑单桩基础、多桩基础、导管架基础或高桩承台基础。 导管架基础的适用范围较广，对于水深较深的区域采用导管架基础。

3）防腐设计

海上风力发电机的使用寿命一般为25年，海上升压站考虑在正常维护的情况下，其防腐设计年限也应不小于25年。 大气区宜采用满足C5-M腐蚀性环境要求的防腐涂层进行保护 ，在浪溅区、水位变动区、水下区宜采用满足Im2（浸于海水或含盐水中）腐蚀性环境要求的防腐涂层结合牺牲阳极进行防护，在泥下区宜采用牺牲阳极进行防护。

23电气设计方案

按照目前的厂址规划方案和项目开展情况，300 MW是一个海上风电场项目较为常见的装机容量。本文拟在此容量的基础上考虑电气设计方案，为以后的项目设计提供参考。

目前投产或者已经在建的 海上升压站，风电场均采用二级升压方式 ，机组升压变高压侧选择35 kV电压等级，场内集电线路采用35 kV海底电缆方案，风电场经过海上升压站升压到220 kV后，通过海底电缆送至陆上集控中心，转架空线后接入系统。 两级升压的方案能快速升压，减少升压环节，减少损耗。

231主要电气设备选型(电气一次)

总结欧洲海上风电场的运行经验， 海上升压站设备宜布置在全密封、微正压的屋内结构物中，并配置带有海风处理装置的暖通空调 系统。另一方面，电气设备和其他设备本身的防腐能力要加强和提高，防腐等级符合ISO 14922，达到相应的C4级或C5级要求。

1 220 kV主变压器

海上升压站主变采用 三相、低压双分裂、自然油循环自冷却型，油浸式、有载调压升压式电力变压器。 海上升压站选址一般位于潮湿、重盐雾的地区，所以电气设计方案一般采用主变、散热器分体布置，高压侧采用户内 GIS（开关站/高压配电装置） ，低压侧采用户内SF 6 气体绝缘金属封闭开关柜。本体户内布置，散热器户外布置，以控制海上腐蚀环境对设备的影响。

2 220 kV主变中性点设备

主变220 kV侧中性点采用经隔离开关接地方式，配置一套中性点成套设备。

3 220 kV配电装置

采用GIS实现。

232 35 kV配电装置

35 kV配电装置主 要涉及405 kV开关柜、站用变兼接地变压器以及35 kV中性点设备 。海上升压站405 kV配电装置采用SF 6 充气绝缘型，为箱式型式，户内单列布置，主变35 kV进线及接地变出线均采用电缆方式。35 kV系统采用小电阻接地，每段35 kV母线配置一台接地变(其中两台兼场变)及一面接地电阻柜。

233 04 kV配电装置

04 kV配电装置主要包括柴油机及04 kV低压配电屏 。

海上升压站采用柴油发电机作为站用电源的应急备用电源，当全站停电时，需启动柴油机，供重要负荷运行。海上升压站内通信电源、远动电源、监控电源、事故照明及事故通风、消防火灾系统、导航设备等为一级负荷，设备 *** 作电源为二级负荷，其他均为三级负荷。 海上升压站中，所有一、二级负荷设计有两回线路供电。

低压配电屏配置分工作配电屏和应急配电屏，采用户内单列布置。

234电气二次

海上升压站和陆上集控中心统一配置计算机监控系统，设备配置和功能要求按照海上升压站“无人值守”方案设计。通过海底电缆中的复合光纤，由陆上集控中心实现对海上升压站目标及海上风机的实时远程监控，最大限度地优化了海上升压站整体运行方式。

24安全系统设计

241防雷接地设计

为了保证升压站设备的安全运行和值班人员的人身安全，结合海上升压站平台的特点，遵照IEEE std80标准《IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding》和国家标准GB/T50065—2011《交流电气装置的接地设计规范》、GB 50169—2006《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》等规定的原则，依照大电流接地系统的方式进行设计。

242直击雷保护

海上升压站内需要进行直击雷保护的设备有顶部 平台甲板、VAST天线（卫星通信）、气象站、VHF天线（高频波段信号）、GPS天线、NAVTEX天线（航行警告接收机）、暖通室外设备、空调室外机、变压器户外散热器。

根据设备布置及吊机上避雷针位置，海上升压站顶部需设置一定数量的针式接闪器，与吊机避雷针形成联合保护，主要保护VAST天线、气象站、VHF天线、GPS天线、NAVTEX天线、通信天线、暖通室外设备、空调室外机。顶部平台甲板和变压器户外散热器通过针式接闪器、避雷针、保护围栏联合保护。

243配电装置的侵入雷电波保护

在配电装置的适当部位配置氧化锌避雷器，以防止雷电侵入波对电气设备的损害。海上升压站的220 kV GIS与海底电缆连接处、与主变连接处， 35 kV进出线处均设置氧化锌避雷器，以保护站内设备。400 V低压配电系统装设防浪涌保护器 。

244接地网布置

海上升压站 以4根基础大钢管桩作为自然接地体 ，平台内所有接地装置最终均连接至钢管桩上。 钢结构平台应焊接成整体，形成完好的电气通路。

海上升压站内各层设置接地网，主接地网沿房间墙壁明敷布置，支线接地网沿地面明敷布置。不同层之间通过结构钢立柱形成电气联系 ，至少保证主网和2根不同立柱可靠连接。

所有电气设备均应进行接地，电气设备每个接地部分应以单独的接地线与接地干线相连，严禁在一个接地线中串联几个需要接地的部分。

245给排水和暖通方案

海上升压站上主变压器、柴油发电机等容易引发B类火灾的设备及其设置场所均采用高压细水雾灭火系统。400 V主配电盘、应急配电盘、蓄电池、继电保护装置、405 kV高压开关柜、电阻柜等柜室设备中使用火探管式气体灭火系统。应急避难室、暖通用房、GIS室、405 kV开关室等设备用房及所有电气用房架空地板下采用高压细水雾系统进行保护。

246建造施工原则

海上升压站施工建造应遵循 “先陆上后海上” 、 “先水上后水下” 的原则。建造过程中，应根据结构、电气、暖通、管系、舾装各专业特点，合理制定施工工序，减少各专业之间的交叉及相互干扰。

海上升压站上部组块宜在陆上完成全部设备安装、调试后，整体吊装装船，发运至海上升压站站址安装就位。

25无功补偿设备

无功功率补偿 Reactive power compensation，简称无功补偿，在电力 供电系统 中起 提高 电网 的 功率因数 的作 用，降低供电 变压器 及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境 。所以 无功功率补偿 装置在电力 供电系统 中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少电网的损耗，使 电网 质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动， 谐波 增大等诸多因素。

26陆上变电站

物联网现已经被划分成了四个基本层次：感知层、网络层、平台层及应用层（顺序自底层向上）。其中感知层是负责信息收集和信号处理的硬件设备（终端机），如温湿度传感器。网络层顾名思义就是负责接入和传输的网络。平台层负责解决数据如何存储、检索、使用、业务规划、安全、维护、费用的。应用层负责数据的呈现及客户交互。每个层次对应着各种IT技术，例如感知层就是硬件及 *** 作系统的相关开发技术，其实现在也可以称之为嵌入式开发。

讲到物联网应用，不禁想到现在的智慧家庭、智慧城市、智慧医疗、工业40、车联网等等。物联网覆盖我们生活的方方面面，现在只是应用了一小部分地方，相信未来10-20年内，我们的生活就会因为物联网而发生质的改变。

以下应用案例是基于图扑软件(hightopo)的可视化方案所展示的大型风力发电案例：

依托于大数据技术以及对大型风力发电机整体数据挖掘分析，形成了风机远程集中监控系统。在可视化界面中能够看到，风机对环境的监控、现场风速、风向的实时数据，以及设备运行的具体情况。并且提供详细统计参数，例如年发电量、总功率、负荷率等数据，能灵活的满足用户的个人定制化需求，从而实现管理者对风电场的智能管控。

主面板可查看线框模式下的风机。可自由点选查看各个部件系统的运行状态，进行全生命周期的智慧运维。及时监测风电机组的健康状况，智能诊断风机故障并提出预警。并定期进行健康体检服务，将有效的降低风机故障发生和维修成本。成为最勤劳且具有针对性的“维修工人”

对设备整体数据可视化处理，构建风场、风机的数字生态系统。围绕管理者所需，提供总发电量、有功功率、无功功率等关键运行参数。使管理者全方位掌握发电机的运行状态，根据实时情况及时调整发电动作，最大程度上提升机组发电量、降低故障率，实现投资回报收益最大化。

对电厂来讲，针对生产过程中各种参数的监控，毫无疑问是确保安全高效运行的必要手段。这里将整个风力发电机的发电工艺直观的展现出来，对接监测过程中的各种数据，并转换为可运行的程序。通过对工艺流程的全面监控来确保电厂安全生产。

更多资料

图扑软件（Hightopo）是由厦门图扑软件科技有限公司独立自主研发，基于HTML5标准技术的Web前端2D和3D图形界面开发框架。非常适用于实时监控系统的界面呈现，广泛应用于电信网络拓扑和设备管理，以及电力、燃气等工业自动化 (HMI/SCADA) 领域。Hightopo 提供了一套独特的 WebGL 层抽象，将 Model–View–Presenter (MVP) 的设计模型延伸应用到了 3D 图形领域。使用 Hightopo 您可更关注于业务逻辑功能，不必将精力投入复杂 3D 渲染和数学等非业务核心的技术细节。

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风力发电是一种清洁的、可再生的能源。下面我整理了风力发电技术论文，欢迎阅读!

风力发电技术论文篇一

风力发电技术

摘要：随着世界能源的日趋匮乏和科学技术的飞速发展，加之人们对环境保护的要求，人们在努力寻找一种能替代石油、天然气等能源的可再生、环保、洁净的绿色能源。风能是当前最有发展前景的一种新型能源，它是取之不尽用之不竭的能源，还是一种洁净、无污染、可再生的绿色能源。风能的利用，从风车到风力发电，证明了文明和科学进步。绿色和平组织和欧洲风能协会2002年提出了《风力2012》报告，报告中指出到2020年，世界风力发电将达到世界电力总需求量的12%，我国电力发展“十一五”发展纲要中也指出，中国的风力发电将占世界风力发电总量的14%。风力发电与火力发电和水力发电比较，具有单机容量小、可分散建设等优点。随着国家对能源需求和环保要求力度的不断加大，风力发电的优势和经济性、实用性等优点也必将显现出来。

关键词：风力发电技术

一、风力发电国内外发展现状

1、 国外风力发电发展现状

2012 年新增风电装机容量最多的10 个国家占世界风电装机的87%。与2007 年相比，美国保持第1 名，中国超过西班牙从第3 名上升到第2 名，印度超过德国和西班牙从第5名升至第3 名，前3 名的国家合计新增装机容量占全世界的60%。根据世界风能协会的统计，2012 年全世界风电装机容量新增约2726 万kW，增长率约为29%。累计达到121 亿kW，增长率为42%，突破1 亿kW 大关。风电总量为2600 亿kWh，占全世界总电量的比例从2000 年的025%增加到2012 年的15%。尽管风电的发展仍然存在着很多困难，如电网适应能力、风能资源、海上风电发展等，但相比于常规能源，经济性优势逐步凸显，世界各国都对风电发展充满了信心。

2、 我国风力发电的现状

我国的风力发电始于20世纪50年代后期，在吉林、辽宁、新疆等省建立了单台容量在10kW以下的小型风力发电场，但其后就处于停滞状态。直到1986年，在山东荣城建成了我国第一座并网运行的风电场后，从此并网运行的风电场建设进入了探索和示范阶段，但其特点是规模和单机容量均较小。到1990年已建成4座并网型风电场，总装机容量为4215MW，其最大单机容量为200kW。在此基础上，风力发电从1991年起开始步入了逐步推广阶段，到1995年，全国共建成了5座并网型风电场，装机总容量为361MW，最大单机容量为500kW。1996年后，风力发电进入了扩大建设规模的阶段，其特点是风电场规模和装机容量均较大，最大单机容量为1500kW。据中国风能协会最新统计，2007年中国除台湾省外新增风电机组3，144 台。与2006 年相比，2007年当年新增装机增长率为1458%，累计装机增长率为1266%。2007年中国除台湾省外累计风电机组6，458台，装机容量5，890MW。

各种风力发电机的优缺点

风力发电机组主要由两大部分组成：

风力机部分它将风能转换为机械能;

发电机部分它将机械能转换为电能。

根据风机这两大部分采用的不同结构类型、以及它们分别采用的技术方案的不同特征，再加上它们的不同组合，风力发电机组可以有多种多样的分类。

(1) 按照功率传递的机械连接方式的不同，可分为“有齿轮箱型风机”和无齿轮箱的“直驱型风机”。

有齿轮箱型风机的桨叶通过齿轮箱及其高速轴及万能d性联轴节将转矩传递到发电机的传动轴，联轴节具有很好的吸收阻尼和震动的特性，可吸收适量的径向、轴向和一定角度的偏移，并且联轴器可阻止机械装置的过载。

而直驱型风机则另辟蹊径，配合采用了多项先进技术，桨叶的转矩可以不通过齿轮箱增速而直接传递到发电机的传动轴，使风机发出的电能同样能并网输出。这样的设计简化了装置的结构，减少了故障几率，优点很多，现多用于大型机组上。

(2) 根据按桨叶接受风能的功率调节方式可分为：

“定桨距(失速型)机组”桨叶与轮毂的连接是固定的。当风速变化时，桨叶的迎风角度不能随之变化。由于定桨距(失速型)机组结构简单、性能可靠，在20 年来的风能开发利用中一直占据主导地位。

“变桨距机组”叶片可以绕叶片中心轴旋转，使叶片攻角可在一定范围内(一般0-90度)调节变化，其性能比定桨距型提高许多，但结构也趋于复杂，现多用于大型机组上。

(3) 按照叶轮转速是否恒定可分为：

“恒速风力发电机组”设计简单可靠，造价低，维护量少，直接并网;缺点是：气动效率低，结构载荷高，给电网造成电网波动，从电网吸收无功功率。

“变速风力发电机组”气动效率高，机械应力小，功率波动小，成本效率高，支撑结构轻。缺点是：功率对电压降敏感，电气设备的价格较高，维护量大。现常用于大容量的主力机型。

(4) 根据风力发电机组的发电机类型分类，可分为两大类：

“异步发电机型” “同步发电机型”

只要选用适当的变流装置，它们都可以用于变速运行风机。

异步发电机按其转子结构不同又可分为：

(a) 笼型异步发电机转子为笼型。由于结构简单可靠、廉价、易于接入电网，而在小、中型机组中得到大量的使用;

(b) 绕线式双馈异步发电机转子为线绕型。定子与电网直接连接输送电能，同时绕线式转子也经过变频器控制向电网输送有功或无功功率。

同步发电机型按其产生旋转磁场的磁极的类型又可分为：

(a) 电励磁同步发电机转子为线绕凸极式磁极，由外接直流电流激磁来产生磁场。

(b) 永磁同步发电机转子为铁氧体材料制造的永磁体磁极，通常为低速多极式，不用外界激磁，简化了发电机结构，因而具有多种优势。 二、相关风力发电控制技术

随着经济节约型社会的逐步推进，风能作为清洁的可再生能源，实现风力发电也越来越受到人们关注。然而面对风况的可变性(锋速的大小、方向的随机性)以及风电场中风力发电机组布置的分散性，要实现风电低成本、超大规模开发利用，作为其可靠、高效运行的关键技术，控制技术需要进行不断地改进，并具有广阔的研究前景。

三、风力发电机组控制系统构成

风力发电机组控制系统由本体系统和电控(总体控制)系统组成，本体系统包括空气动力学系统、发电机系统、变流系统及其附属结构;电控系统由不同的模块构成，主模块包括变桨控制、偏航控制、变流控制等，辅助模块则包括通讯、监控、健康管理控制等。而且，在本体系统与电控系统间实现系统的联系及信号的变换。例如，空气动力系统的桨距由变桨控制系统控制，保证了风能转化的最大化，功率输出的稳定等作用。风轮的自动对风及连续跟踪风向引起电缆缠绕的自动解缆受偏航控制系统控制，分为主、被动迎风两种模式，目前大型并网风电系统多采用主动偏航模式。变流控制常和变桨距系统结合，对变速恒频的运行及最大额定功率进行控制。

根据风电机组不同的分类标准，可将机组控制系统分为不同种类。目前风力发电的主流机型主要是依据桨距特性，发电机类型等分类，通过技术不断改进，控制系统由最先的定桨距恒速恒频控制到变桨距恒速恒频控制，随之发展为变桨距变速恒频控制。此外，据连接电网类型可将风电控制系统分为离网型和并网型，前者已步入大规模稳定发展阶段。后者则成为现阶段控制系统的主要发展方向。

1变桨控制

变桨控制是风电机组控制系统的研究重点，其实际上即对功率的控制。相对于定桨距控制无法解决桨叶自动失速，功率不稳的问题，该系统通过改变桨距角，使得在低风速(即低于额定风速)时，风机处于最优的风能捕获状态，桨距保持为零，实现风能的最大利用率;在高风速(即高于额定风速)时，改变攻角变化，降低叶片空气动力转矩，又能达到调节速度、限制功率的目的。减小风速、风向可变性对机组的影响。因相应的风轮特性的不同，变桨控制分为主动和被动控制。

2偏航控制

偏航系统又称对风装置，是风电机组特有的伺服控制系统，将风向改变的信号经过一系列的控制系统程序，调整风轮与风向一致，保证了风电机组的平稳运转，使得风能高效利用，进而大大降低发电成本并有效保护电机。作为随动系统，连续跟踪风向很可能造成电缆缠绕，偏航系统也具有自动解缆的功能。同样对应不同的风电机组，应用不同的偏航装置，分为尾舵对风、侧风轮对风、伺服电机或调向电机调向，前两者为被动迎风，后者为主动迎风。

3变流系统

变流系统采用全功率变流，完成风电机组输出功率的变换与并网。现今并网系统包括直接并网、降压并网、准同步并网、软并网，而软并网目前使用最普遍。

风电机组启动时，变流控制原件实现风电机的并网，在正常工作中，变流控制单元又要接受主控器的命令，控制输出功率，实现了电网有功功率与无功功率的灵活控制。

四、风力发电技术发展趋势的展望

在我国大力发展以风能太阳能新发电方式为代表的电力系统成为长期的国策，新能源电力不远将来成为我国电力建设不可缺少的部分，随着洋品牌不断降价，整机厂介入，新一轮竞争越来越激烈，要和国内整机厂结合起来大家要做。电网友好耗型的故障穿越式的技术是国产变流器必须解决的问题，国产化使我们国家整个技术水平上一个台阶。

五、风力发电前景的建议

1 做好风能资源的勘察

风资源的测定是发挥风电作用的前提基础，因此将来应该在这方面增大投入，对我国实际的风资源在总体上有细致准确的了解，为政府和风电的决策者合理地规划风电提供正确的指导。为进一步摸清风能资源状况，必须加快开展风能资源的普查工作。这方面，不仅需要有关部门筹集一定资金用于加大风力资源勘测工作的投入，各地也要自筹资金开展本地区风力资源的勘察，认真调查确定可开发风电场的分布和规模。

2 提高风电机组的制造技术

要提高我国风力发电应用的技术水平，需要不断增进与发达国家的交流，学习其先进技术，只有清楚彼此差距，才能不断提升我国的风电技术水平。我国提出，到2010年风电装机要有80%的国产化率，必须在技术上占领竞争制高点。《可再生能源法》规定：“国家将可再生能源开发利用的科学技术研究和产业化发展列为科技发展与高技术产业发展的优先领域，纳入国家科技发展规划和高技术产业发展规划，并安排资金支持可再生能源开发利用的科学技术研究、应用示范和产业化发展，促进可再生能源开发利用的技术进步”。这一规定为风电技术进步创造了良好的契机。提高风电技术也是降低风电成本和上网电价的关键所在。

3 依托政策发展风电

2006年国家正式实施了《可再生能源法》，2008年，国家发改委印发了《可再生能源发展“十一五”规划》。这些政策法规的出台为风力发电的发展提供了制度上的支持，在具体的措施和规则上还要细化、规范、便于 *** 作，使风电的发展稳步，快速的发展起来。

中国的风电发展迄今已经有30多年，取得了显著进步。但由于基础薄弱，风电发展的过程中面临的技术落后、政策扶持不够及上网电价高等诸多困难。随着政府和民众对风电的逐步认识、《可再生能源法》正式实施和《可再生能源发展“十一五”规划》的出台，以及风电设备的设计、制造技术方面不断提高，风能利用必将为我国的环保事业、能源结构的调整做出巨大的贡献。风电产业和相关的科研机构应该抓住这一契机，为风电的全面发展作一个系统可行的规划，逐步解决风电发展中的困难，完善风电机制，在提高风电战略地位的同时，早日使风电普及惠民。

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海上风电因其资源丰富、风向稳定、发电小时数高等优势，成为可再生能源发展的重要领域之一。但海上风电成本较高，是陆上风电的两倍左右，同时由于环境复杂、安装及运维难度大等特点，对风电机组提出了更大单机容量、更少维护成本、更高可靠性等要求。

直驱式风力发电机效率较高，在低风速时，发电机可利用率仍大于98%；省去齿轮系统的运维环节，有效降低全生命周期综合成本；采用全功率的交—直—交变频技术，具有更强的电网友好性……可见，直驱永磁风力发电机组应用于海上，优势明显。

在效率提升、成本降低的基础上，直驱永磁风电机组如何在海洋环境下保证可靠性呢？

↑ 海上风电的特性对机组提出更大单机容量、更少维护成本、更高可靠性等要求

高可靠磁极防护设计

永磁直驱发电机通过增加磁极对数使电机额定转速下降，这 样就不需要增加齿轮箱，而可以通过叶轮转动直接驱动发电机发电。 因此，磁极结构的可靠性设计对直驱机组而言至关重要。

金风 科技 海上发电机转子磁极采用 “高密封防护等级覆层+高安全系数机械式固定” 的设计方案，磁极具备多层防护，每层防护都充分考虑了大温差、高湿度、重盐雾的海洋环境特点，同时兼具高设计可靠性、低工艺分散性、磁极模块化的优势，保证产品运行寿命，降低维护成本，为金风 科技 海上风电可靠性保驾护航。

定制海上绝缘系统整体方案

早在2015年，金风 科技 就成立了 “风力发电机绝缘系统可靠性试验中心” ，开展风力发电机绝缘系统的可靠性研究及应用—— 在 绝缘材料 方面，重视单体材料关键性能的研究，多手段保证质量； 在 绝缘结构组合 方面，从材料级、部件级、系统级分别进行多层级匹配和评估，全方位应对海上高潮湿、高盐雾、高温度差等特殊环境； 在 绝缘系统设计 方面，结合研发设计、工艺制造、海上复杂运行工况等，自主开发专门应对海上环境的老化试验方案，快速识别绝缘系统缺陷，反哺设计及制造工艺优化。

金风 科技 海上发电机磁极防护及绝缘结构在设计过程中引入FME A（失效模式与影响分析）工具，有效甄别设计方案中可能存在的风险点，并通过设计优化及验证加以改进，有力保 证最终方案的高可靠性。

全环节实验验证支持

金风 科技 投资建设大型风电机组全工况仿真试验平台： 江苏大丰6MW、16MW试验平台、福建10MW试验平台。 平台具有检测容量大、检测项目全、检测技术领先等特点， 在磁极、定子绝缘结构设计、验证、制造过程中，从材料、部件、模卡等层级，辅以温度、湿度、振动、盐雾等应力，对设计方案进行全面的可靠性评估，保证产品设计寿命，满足可靠性要求。

位于江苏大丰的“大型直驱永磁风电机组检测技术国家地方联合工程实验室”，于2018年底获准加入 Intertek（天祥）集团“卫星计划” 实验室，引领中国风电前沿技术发展，成为世界顶尖三大风电实验中心之一。

↑ 金风 科技 “大型直驱永磁风电机组检测技术国家地方联合工程实验室”获准加入Intertek（天祥）集团“卫星计划”实验室

超低风速启动提升发电量

2020年1月，金风 科技 参与的“大型低速高效直驱永磁风力发电机关键技术及应用项目”获得2019年度国家技术发明二等奖。

其中，金风 科技 发明直驱永磁风力发电机齿槽转矩抑制新方法，使电机齿槽转矩降低65%，攻克大型直驱风电机组超低风速下启动发电的世界难题，在有效保证可靠性的前提下，增加低风速区域发电量超过5‰以上；同时，金风 科技 发明变流器控制下机组全工况设计方法，提出功率快速跟踪策略，降低机组载荷的同时提升发电效率；在大型风电机组制造、试验等其他关键技术领域也有突破创新。

↑ 降本增效的同时保证可靠性，是海上风电长远发展的关键

平价时代，海上风电迎来实现平价上网以及与电力系统协同发展等多重挑战。降本增效的同时保证可靠性，逐步提高竞争力，才是行业长远发展的关键。

近年来，海上直驱永磁技术的市场份额逐年递增，海上直驱永磁技术受到业内人士广泛关注。作为国内直驱永磁技术的代表，金风 科技 将继续致力于追求度电成本最优，以提升效率、提高产品的可靠性为己任，为我国海上风电行业持续 健康 发展贡献智慧与力量。

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从严格意义上来说，国内还没有任何品牌的手机是国产系统。如果从宽泛一点讲， 华为鸿蒙算是做得最好的自研国产系统， 小米vela也算一个，但还是物联网系统。其他基于开源系统上深度定制优化的系统倒是不少。

1、华为自研鸿蒙OS，但严格看还是有不少开源影子

严格意义上的国产系统，应该从底层内核（Kernel）到外壳程序（Shell）全部是国产自研才算得上。同时， *** 作系统的意义是为了运行APP，一些非常常用的APP也只能自研。但国内的手机系统确实还没有完全做到。我们就拿做得最好的 华为鸿蒙OS 来说。

所以， 从严格意义上来说，华为鸿蒙也不能完全算是自研 ，有一小部分还是用了linux、安卓等的类似公共基础库。目的是为了更好的兼容，保证良好的生态。 如果按照一般情况理解， 华为鸿蒙是算国产自研系统的 。

2、小米的MIUI系统及Vela

雷军刚开始做小米时，就从当时的安卓系统入手，进行了深度优化形成了 MIUI系统 。并且从Google Nexus one开始适配，逐渐扩散到其他通用机型。那时候泡论坛、Root、刷机是很多人为了手机更好用乐此不疲的事情。这个时候的MIUI基本还是在安卓系统上做优化。

到了2011年，小开始发布自己的手机，终于开始了自己软硬件发展之路。有了硬件，小米再也不只是一个刷机ROM了。它可以基于自己的硬件做更加深度的定制和优化，MIUI也就在这样的道路中一路进步。同时，也在一路替换一些安卓的核心APP，和组件。虽然定制的内容越来越多，但大部分还是停留在外壳层面。内核改动并不大，所以也还有UI两个字。

近期，小米发布了一款自研的 vela系统 。该款系统是基于Nuttx开发的物联网产品的系统。底层还是用了Nuttx内核，上层则是自研的Vela应用框架对应用提供服务。同时，还提供了logger、Auto test、GUI相关开发工具。当然，这个系统目前还只是用在物联网，将来有可能也会扩展到手机。

3、其他国产系统

其他国产手机也在发展过程中，或多或少也定制优化出自己的系统。比如：

以上这些虽然发展得没有华为、小米系统的名气大。但是在自己家手机上也受到自家粉丝的喜爱。

总结

综上，严格意义上来看，国内的手机系统还算不上完全国产。但从一般层面看，华为的鸿蒙OS已经算是全国产系统。小米的vela也算是国产系统。其他的更多是深度优化。

如果从系统层面来说的话，三大手机 *** 作系统没有一个是国内的，最著名的就是安卓系统和苹果的IOS系统了，当然了还有基本无人问津的微软WinPhone系统！那么目前国内有没有自主的手机 *** 作系统呢？有当然是有的，只不过知名度不高啊，普及度也不够高！

这就是YunOS系统，这套 *** 作系统是阿里巴巴完全自主开发的，其实在2015年的时候阿里就宣布了YunOS已经超过微软的WP系统成为国内的三大手机系统之一了！其实阿里的YunOS和安卓手机 *** 作系统同样基于Linux内核开发而来，可以说是和安卓同宗同源了，而且阿里YunOS系统在软件上面也是兼容安卓系统的，也就是说只要是安卓上面的软件就可以用在YunOS上面！

那么既然YunOS和安卓同宗同源为什么国内厂商没有全部采用阿里的YunOS系统呢？其实这是有一个原由在这里的，虽然说YunOS系统完全是免费授权使用的，但是YunsOS并不开源，也就是说你如果使用YunOS的话是自己不能进行二次开发的，一切的维护都只能阿里自己亲力亲为，硬件厂商并没有太多的权限！

要知道现在的国产厂商都是自己拿着安卓系统进行开发和深度定制的，国内的定制化ROM鼻祖小米就是一个实例，小米的MIUI相信大家都有所耳闻吧，随后国内手机厂商都有了自己的一套基于安卓定制的系统，OPPO的ColorOS、华为的EMUI、VIVO的Funtouch OS等等！

既然阿里YunOS不开源，而且和安卓基本就是一个模子，我们为什么就不直接用安卓系呢？所有这也就是为什么这么大部分厂商不搭载阿里YunOS的原因。

开源这个东西还是非常重要的，就比如各家手机厂商都可以在系统里面放广告、有自己的软件商店，这里面是有不少利润的，不然小米怎么还推出了免广告VIP呢？

你要是问有没有国产手机品牌采用阿里的YunOS系统呢？虽然不多但是肯定还是有的，比如魅族的部分机型、康佳、天语、小辣椒、朵唯等等小众国产品牌都采用过YunOS系统！

目前国产系统就是将来华为的麒麟和阿里的yunos了。yunos是Linux语言下开发的，但就我个人觉得，抛开网上说的云服务不说，和安卓还真差不多。

进re管理器看data分区和安卓系统的一个样 。。。。自主研发。。这系统“研发”还真感觉并未费多少力。

而像大家有些提到的：yunos应用于“山寨机”，其实呢目前有头有脸的yunos也是经过优化的定制的Flyme了，而直接搭载yunos的那些“山寨”机，其实有些是没有啥名气的手机，有些可以说是杂牌机。yunos的口碑差，我认为这有关系。

我曾经用过一个手机，好像叫“金豆子”就是直接搭载yunos的，内置UC等第三方软件，而且自带软件比较臃肿，卸载还没法卸，还不能root卸载，那个手机卡的一笔 系统占了内存一半以上，占用百分比还不准，还有就是那个手机触摸还不准，让本来就尴尬的yunos雪上加霜

华为的麒麟os就不提了，还没很成熟。不太喜欢大嘴（整天扬言超越那个apple ）。。

现在魅族也要陆续更换安卓为底层了，yunos，貌似真的要没落了（好像也没咋火啊） ，想支持你，可是没有点自己的样子啊。。。。

目前大多数手机厂家搭载的都是Android，比如小米的MIUI，华为emui等。看见没，都是安卓为底层定制的，所以为ui。手机系统后面是OS的表示为自主系统，如yunos，而基于yunos定制的Flyme也是FlymeOS。而coloros呢，你家的自助系统么 ，还不是基于Android披个装？ 脸呢。。。。。老老实实叫colorui不就得了。。。。

至于国产手机自主 *** 作系统，我本人不是很感冒，毕竟Android也很成熟。但假如说真的有那么一个系统，让我们真正的认为那是我们自己的系统，我想我还是会支持，但可想而知那需要的代价，yunos就是再有人为其正名，但多少人有自信去奔向它呢

国产手机系统用的都是根据安卓原生系统开发的，只是各家的优化不一样！华为的EMUI，小米的MIUI，koobee的dido OS，oppo的Color OS系统等。基本上国产手机的每个品牌都有自己的系统。

以前阿里算是吧，目前没有了

国产有系统？不都是站在巨人的肩膀上耍大刀嚒？

可以说没有，都是基于安卓系统定制的。国内的手机厂商，几乎都在手机系统上对Android系统进行了自我开发和创新，目前国内比较出名的就是MIUI、Flyme、EMUI、Smartisan OS和一加的氢OS。这些 *** 作系统在严格意义上讲，它们并不能算是一个系统，只是在Android的底层上加了个UI，不同的系统提供了自家独特的UI风格。

有人说云OS（阿里云）是国产系统。我觉得是，不过阿里云为了有应用，它是从底层兼容安卓的系统。市面上搭载阿里云的手机有魅族、飞利浦、小辣椒等不是很出名！

想什么呢孩子呢，没有

阿里的Yunos

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