一风能及风电的发展与概况
1. 风能
       风是地球上的一种自然现象，它是由太阳辐射热引起的。
       太阳照射到地球表面，地球表面各处受热不同，产生温差，从而引起大气的对流运动形成风。据估计到达地球的太阳能中虽然只有大约2％转化为风能，但其总量仍是十分可观的。
       全球的风能约为2.74X109MW，其中可利用的风能为2X107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。
       人类利用风能的历史可以追溯到公元前，但数千年来，风能技术发展缓慢，没有引起人们足够的重视。但自1973年世界石油危机以来，在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下，风能作为新能源的一部分才重新有了长足的发展。
       风能作为一种无污染和可再生的新能源有着巨大的发展潜力，特别是对沿海岛屿，交通不便的边远山区，地广人稀的草原牧场，以及远离电网和近期内电网还难以达到的农村、边疆，作为解决生产和生活能源的一种可靠途径，有着十分重要的意义。 即使在发达国家，风能作为一种高效清洁的新能源也日益受到重视。
       随着全球风能的快速发展，风能将会成为21世纪全球经济发展所需的重要能源；其他可再生能源也将会持续发展并得到充分利用，以满足人类对能源的不断增长的需求。
       根据荷兰壳牌公司的估计，到2060年，全球将有二分之一的电力来自再生能源。
2 与其他新能源相比，风能优势突出： 
       风能安全，清洁
       风是一种永不枯竭的资源，其能量大大超过地球上水流的能量，也大于固体燃料和液体燃料能量的总和。

       在各种能源中，风能是利用起来比较简单的一种，它不同于煤、石油、天然气，需要从地下采掘出来；也不同于水能，必须建造大坝来推动水轮机运转；也不像核能那样，需要昂贵的装置和防护设备。
       另外，风能是一种清洁能源，不会产生任何污染。、
3．风电的技术及成本发展 
       风电技术的发展
       ?  1891年第一台风力发电机诞生于丹麦 
       ?  20世纪80-90年代，在欧洲快速发展，风电技术开始成熟。20世纪80年代初期，单机容量55KW机型为主，20世纪90年代初期发展到100-450KW为主，90年代中期为500-1MW为主 
       ?  21世纪初，兆瓦级机组走向商业化。2002年全球兆瓦级大型风电机组所占比例，已由1997年的9.7%扩大到62.1% 
       ?  目前2MW以下技术已经成熟，海上风电场兴起，3-5MW风电机组正在大规模开发，德国Repower公司已经能够生产5MW海上风机 世界中大型风力发电机组可靠性已从上世纪80年代的50％提高到目前的90％多，机组寿命可达20年。同时，风电入网技术成熟，大规模并网已经成为现实。在控制系统和保护系统方面广泛使用电子技术和计算机技术。

4．风电成本的发展 
       风电的特色在于一次性投资成本较高，但其后的营运成本低，而且不制造任何污染，不耗费任何能源(据称石油缊藏量为80年，煤为200年，天然气为40年)。
       与风电相比，火力发电的营运成本高，因为火力发电的主要能源为煤炭、天然气和石油。这不但会带来环境问题，而且上述能源价格的波动也会给电力企业经营带来影响。另外，可开采储量的能源瓶颈也将影响火电发电量及成本。
       由于生产开发规模地扩大，以及新技术的应用和机组大型化的发展，风电成本不断下降。根据统计，平均每3年增加一倍的装机容量，风机成本降低15％。
       从20世纪80年代开始，风力发电成本从平均20美分/度下降到目前的4.5美分/度，过去5年平均以每年4％左右的速率下降。

5．风电发展趋势预测
       ?  风机大型化发展，到目前为止，风电机组大型化进程仍在加快，这是风力发电成本下降的重要原因之一。
       ?  可靠性提高，目前风电机组的寿命普遍达不到20年，维护成本较高，提高机组可靠性也是风电成本下降的重要因素之一。
       ?  海上风电开发，海上风速高于陆地并且稳定，可利用风能资源更丰富，但开发难度增加，随着风电技术的进步，海上风电开发前景光明。
       ?  传统的失速型风电机组被变桨变速恒频型风电机组所取代，直驱型风电机组和半直驱型风电机组具有很好的市场及发展前景。
二．中国风力的发展和概况
1．中国风资源概况
       我国幅员辽阔，海岸线长，风能资源比较丰富。据有关研究成果估计，我国风能仅次于俄罗斯和美国，居世界第三位。
       根据全国900多个气象站陆地上离地10m高度资料进行估算，全国平均风功率密度为100W/m2， 风能资源总储量约32.26亿千瓦，可开发和利用的陆地上风能储量有2.53亿千瓦，近海可开发和利用的风能储量有7.5亿千瓦，共计约10亿千瓦。
       如果陆上风电年上网电量按等效满负荷2,000小时计，每年可提供5,000亿千瓦时电量；海上风电年上网电量按等效满负荷2,500小时计，每年可提供1.8万亿千瓦时电量，合计2.3万亿千瓦时电量。相当于我国06年发电量2.83万亿千瓦时的81％。风能利用空间非常巨大。
       我国风能资源丰富的地区主要分布在东南沿海及附近岛屿以及“三北”（东北、华北、西北）地区。另外，内陆也有个别风能丰富点，海上风能资源也非常丰富

2．中国风电发展历史
       我国风力发电始于上世纪80年代，发展相对滞后，但是起点较高，主要经历了三个重要的发展阶段。 
       ?  第一阶段：1985年～1995年试验阶段
利用丹麦、德国、西班牙政府贷款，进行一些小项目的示范。欧洲风电大国利用本国贷款和赠款的条件，将他们的风机在中国市场进行试验运行，积累了大量的经验。同时国家“七?五”“八?五”设立的国产风机攻关项目，取得了初步成果。 
       ?  第二阶段：1995～2003年 在第一阶段取得的成果基础上，中国各级政府相继出台了各种优惠的鼓励政策。科技部通过科技攻关和国家863高科技项目促进风电技术的发展，原经贸委、计委分别通过双加工程、国债项目、乘风计划等项目促进风电的持续发展。 
       ?  第三阶段：2003～至今  国家发展和改革委员会通过风电特许权经营，下放5万千瓦以下风电项目审批权，要求国内风电项目国产化比例不小于70％等优惠政策，扶持和鼓励国内风电制造业的发展，使国内风电市场的发展进入到一个高速发展的阶段。中国2006年新增装机134.7万千瓦，比以前翻了一番还多，比2005年增加70%。中国目前风电累计装机为260.4万千瓦，是全世界第6大市场。
       自从2006年1月1日开始实施新能源法后，2006年中国市场稳步发展，这个发展势头将巩固并加速发展。根据批复项目和在建项目的统计估计，2007年风电装机将增加150万千瓦。2010年中国风电发展的目标为500万千瓦，这个目标预期可望实现并且提前完成。
3．中国风电现状 
       ?  建设规模不断扩大，风电场管理逐步规范。
       到2006年底，全国已建成和在建的约91个风电场，装机总容量达260万千瓦。十一五”国家风电发展规划中要求2010年全国风电装机容量达到500万千瓦，2020年全国风电装机容量达到3000万千瓦。预计2007年风电市场增长速度更快，到2008年将提前达到500万千瓦的目标。同时，有关部门正组织编制有关风电前期、建设和运行规程，风电场管理在逐步走向规范化。 
       ?  风电装机容量占比仍然很小，2006年末仅占全国电力装机容量的0.41％，全球风电装机容量第六。
       ?  地方投资风电场热情高涨，特许招标项目为国内风电投资的一部分。从2003年至今政府前后进行了四次风电特许权招标。在此中间，风电特许权招标原则做出了三次修改，总的看来，电价在招标中的比重有所减少；技术、国产化率等指标有所加强；风电政策已由过去的注重发电转向了注重扶持国内风电设备制造。
       ?  国外风机制造商纷纷国内设厂看到中国风力发电巨大的市场，国际主要的风电设备制造商纷纷在国内独资或合资建厂。国际风机厂商进入国内，一方面带来的先进的风机制造技术，另一方面为未来国内风机制造训练了人才和熟练工人。国外制造商在我国风机市场占据优势地位：2006年占新增装机55.10％，占累计国内总装机65.92％。其中国外制造商前三位Vestas、Gamesa和GEWind分别占据国内总装机的18.73％、18.63％和10.74％。相对本土厂商，他们有技术和资金优势。未来市场竞争加剧。 
       ?  制约因素。政治制约：在2003年以前，缺乏风电发展目标和切实可行的战略规划；缺乏有效的经济激励机制和强有力的体制保障；缺乏鼓励风电技术和设备国产化的政策措施；缺乏有效的投融资体制；缺乏政府指导下的风电采购政策；缺乏强有力的宣传，公众对可再生能源的认识不足。技术制约：国内风电研发技术仍显薄弱，风电产业链发育不完善，风电设备产能不足，大型风电设备依然依赖进口。
4．中国风电发展趋势 
       ?  风力发电成本将大幅降低。
       风力发电相对于太阳能、生物质等可再生能源技术更为成熟、成本更低、对环境破坏更小。在过去20多年里，风力发电技术不断取得突破，规模经济性日益明显。 随着风力发电技术的改进，风力发电机组将越来越便宜和高效。增大风力发电机组的单机容量就减少了基础设施的投入费用，而且同样的装机容量需要更少数目的机组，这也节约了成本。
       随着融资成本的降低和开发商的经验丰富，项目开发的成本也相应得到降低。风力发电机组可靠性的改进也减少了运行维护的平均成本。 
       ?  技术装备国产化比例提高。
2005年7月，国家发改委《关于风电建设管理有关要求的通知》中明确规定：风电设备国产化率要达到70%以上。实现风力发电技术装备国产化的目的是提高我国风力发电装备的制造能力和技术水平，降低风力发电成本，提高市场竞争能力，为推动我国风力发电技术大规模商业化发展奠定基础。
       加大风力发电机组的国产化力度，一方面可为风力发电场建设采用国产设备提供优质廉价的选择；另一方面，也可迫使国外同类企业在参与我国市场竞争时大幅度降低产品价格。
       ?  海上风力发电悄然兴起并将成为重要能源形式。
       海上有丰富的风能资源和广阔平坦的区域，使得近海风力发电技术成为近来研究和应用的热点。兆瓦级风力发电机组在近海风力发电场的商业化运行是国内外风能利用的新趋势。随着风力发电的发展，陆地上的风机总数将趋于饱和，海上风力发电场将成为未来发展的重点。海上发电也是近年来国际风力发电产业发展的新领域，是“方向中的方向”。
       中国海上风能资源储量远大于陆地风能，储量10m高度可利用的风能资源超过7亿kw，而且距离电力负荷中心很近。目前上海已开始海上风力发电项目的建设，到2010年，海上的风力发电总装机容量将达到200～300兆瓦。
       ?  风力发电机组不断向大型化发展。
随着现代风力发电技术发展的日趋成熟，风力发电机组正不断向大型化发展。2002年前后，国际风力发电市场上主流机型已经达到1500千瓦以上。
       目前，欧洲已批量安装3600千瓦风力发电机组，美国已研制成功7000千瓦风力发电机组，而英国正在研制巨型风力发电机组，中国研制成功的最大功率风力发电机是2000千瓦。
三．风力发电的好处
1．环境保护
       自工业革命至今两百多年以来﹐人类的科技进步带来舒适方便的生活﹐也同时带来对地球生态严重的破坏﹐所以环境保护是自二十世纪九十年代以来全球所关注的课题﹐
       世界各国都在日本京都会议上承诺要下降各国排除的废气﹐并订定了长期以及短期的目标﹐在130个签署了《京都协议》的国家中，已有7个国家开始实施8项“减缓工程”，以应对地球气候变暖带来的挑战。
       其中德国采取继续增加风力发电来应对此挑战。目前，德国风力发电量占世界总风力发电量的1/3，该国计划到2030年，将其风力发电量增加3倍。
       中国以煤电为主的电力结构给国民经济带来了严重的污染，专家预计2020年中国二氧化碳排放量将达到14-19亿吨，年均增长率为3.0%-4.5%，并将跃居世界第一。
       做为世界上极为重要的大国（不但是人口最多﹐也是经济发展最快速的国家之一）﹐对此人类重大任务﹐亦当义不容辞。 
       风力发电能够有效地遏制温室效应和沙尘暴灾害，抑制荒漠化的发展。
       平均每装一台单机容量为1兆瓦的风能发电机，每年可以减排2000吨二氧化碳（相当于种植1平方英里的树木），10吨二氧化硫，6吨二氧化氮。
       风能是一种可再生无污染的绿色能源。它不会产生任何污染，风能是一种可再生无污染的绿色能源。大力发展风能可以大幅度削减造成温室效应的二氧化碳，缓解气候变暖的状况。
2．节约能源
       ?  我国的能源情况 
       目前中国发电能源中，火力发电(煤供电)占了80%，水力发电占16%，核能约占3%，风能则仅为0.11%。 
       煤炭方面：我国电力供应一直以火电为主，1990年到2002年的13年间，火电发电量占全国当年发电量的比例超过80%。随着新机组的不断投产，电煤占煤炭总量的比例平均每年增加2%。此外，煤还是我国冬季供暖的主要能源；仅按供电一项算，到2020年中国年需用煤量为40亿吨；而我国已探明的煤炭储量为1145亿吨，仅能维持30年。如果我国能源消费的增长还要以煤炭为主导的话，必将造成铁路运输的全面紧张。
       石油天然气方面：石油和天然气资源不够丰富。到2003年年底，我国进口原油9000万吨，成品油2000万吨，我国已经成为世界第二大石油进口国，是美国的1/4。如果我国石油进口还高增长的话，将面临与美国等在国际市场争夺石油的局面，势必带来国际政治、经济一系列重大问题。
       水能方面：即使是全部开发利用也不够满足需求的1/3，靠水能解决我国电力短缺并不现实，而且水电资源分布不平衡，多集中在西南地区，要满足沿海地区的电力需求，仅靠西电东送是不够的。
       核能方面：我国天然铀资源短缺，大力进口天然铀将会遇到和进口石油，天然气一样甚至更严重的困难。目前掌握技术的增值系数低也严重阻碍了核能的开发，所以不能满足要求。 
       风能方面：我国已探明的风能理论储量为32.26亿千瓦，可利用开发为2.53亿千瓦。风能是水能的10倍。根据中国气象研究中心的估计，陆上可开发的风力资源若配合具潜力的产电容量，可达253百万千瓦(GW)。而海上风力资源更能进一步提供750百万千瓦(GW)的产电量。国内最具丰富风能的地区主要分布于东南沿岸附近的海岛、内蒙古、新疆、甘肃的河西走廊，以及东北、西北以及东南沿海地带。中国气象科学院研究员、风能专家朱瑞兆说“只要能够将地球1%的风能利用好，就能满足全球的能源需要。”

       ?  风力发电节约常规能源 
       风能是一种与地球共存亡的能源，取之不尽，用之不竭。风力发电不消耗煤炭，若年发电量为100万千瓦时，与燃煤火电相比，按单位度电标煤煤耗350g/kWh计算，每年可为国家节约标煤约350吨，折合原煤约595吨，也相当于每年节约177公升的燃油。另外，风电场的运行与火电厂不同，不需要锅炉补给水及大量的循环冷却水，因此也节约了大量的宝贵的水资源。
       另一方面﹐建造风力发电场所耗费的电也比一般传统电厂要少得多﹐根据欧洲先进国家的经验﹐风力发电场在其二十年寿命中所发的电﹐是建造风力发电过程中（包括兴建、经营以及最后废料处理）所消耗的能源的八十五倍以上﹐而一般传统电厂所发的电﹐是建造发电厂过程中（包括兴建、经营、燃料以及最后废料处理）所耗费的能源的 3 到 4 倍之间。由此可知﹐风电在节约能源上是最有效益的。
  在我国﹐人口众多﹐资源有限的情况下﹐如何能节约能源并达到最大效率是极为关键的﹐而风电正具备这样的条件。

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四．中国扶持风电发展的政策法规
       作为可再生能源的开发利用项目，风电在产业起步阶段由政府扶持是世界上比较通行的做法。除了《中华人民共和国电力法》明确提出国家鼓励和支持利用可再生能源发电外，最近又进一步在政策和法律方面给予了风电更多支持，为风电的开发利用提供了良性的发展空间。
       ?  《可再生能源法》的颁布和实施 
       2006年1月1日国家正式实施了，构建了一个比较完整的可再生能源法律的系统框架，结束了我国可再生能源发展无法可依的历史。在这部法律中，通过减免税收、鼓励发电并网、优惠上网价格、贴息贷款和财政补贴等激励性政策来激励发电企业和消费者积极参与可再生能源发电。对风电而言，《可再生能源法》无疑为其长远发展提供了必要的法律保障。 
       在随后颁布的配套法规《可再生能源发电有关管理规定》对发电企业和电网企业的责任等方面作了明确阐述，《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》则在电价的制定和费用分摊等方面作了具体规定，指出风力发电项目的上网电价实行政府指导价，电价标准由国务院价格主管部门按照招标形成的价格确定。 
       《可再生能源法》及其相关法律的颁布，在风电等可再生能源发展的过程中具有里程碑的意义，它不但把风电的发展列入法律法规作为一项长期的政策来执行，而且同时也加强了法律的实际操作性，提升了风电的战略地位。
       ?  风电特许权
为促进我国风电发展，政府实施了风电特许权示范项目。所谓特许权经营方式，是用特许权的方法开采国家所有的矿产资源或建设政府监管的公共基础设施项目，项目本身的商业风险由企业承担，政府承担政策变动的风险。通过风电特许权的方式，可以在风电领域引入市场运作机制，吸引私有资本，打破垄断；同时也能够刺激投资者的积极性，促进风电设备制造的本地化，利于降低风电设备的造价，进而降低开发商投资风电市场的成本，增强风电市场的竞争力。除此之外，还将促进国内风电相关技术和管理水平的提高。 
       2003年国家发改委首次批复了对江苏省如东县和广东省惠来县首批2个100MW风电厂示范项目的特许权公开招标方案。2004年又新增了吉林省通榆风电场、内蒙古自治区辉腾锡勒风电场、江苏省如东第二风电场3个100MW级的风电特许权项目，与2003年招标的主要不同点在于，这次的招标要求风电机组本地化率提高到70％。华睿投资集团于2003年中标获得江苏如东10万kW风电特许权项目。
       ?  国产化率的要求 
       2005年7月出台了《关于风电建设管理有关要求的通知》，明确规定了风电设备国产化率要达到70％以上，未满足国产化率要求的风电场建设不许建设，进口设备要按章纳税。2006年风电特许权招标原则规定：每个投标人必须有一个风电设备制造商参与，而且风电设备制造商要向招标人提供保证供应符合75％国产化率风电机组的承诺函。投标人在中标后必须并且只能采用投标书中所确定的制造商生产的风机。 
       ?  风电全额上网 
       2006年1月1日开始实施《可再生能源法》。该法要求电网企业为可再生能源电力上网提供方便，并全额收购符合标准的可再生能源电量，以使可再生能源电力企业得以生存，并逐步提高其在能源市场的竞争力。 
       ?  财税扶持
考虑到现阶段可再生能源开发利用的投资成本比较高，为加快技术开发和市场形成，《可再生能源法》还分别就设立可再生能源发展专项资金，为可再生能源开发利用项目提供有财政贴息优惠的贷款，对列入可再生能源产业发展指导目标的项目提供税收优惠等扶持措施作了规定。在国家新颁布的企业所得税法中也提出对于国家鼓励发展的产业和项目，可以给予企业所得税的优惠。
五．08年风电市场情况的调查
1．2008年装机容量调查
       自2003年我国开展大型风电建设前期工作以来，在国家相关政策的持续支持和各方的不懈努力下，我国风电建设快速发展，装机容量年均增长率达到70％以上。为了更好地掌握全国风电建设和运行状况，做好风电建设管理工作，促进风电产业持续健康发展，受国家发展改革委、国家能源局委托，中国水电工程顾问集团公司根据2008年度各省区的风电建设情况，对2008年度中国风电建设成果进行了汇总和统计。2008年全国当年新增风电装机614万kW，与2007年相比，年增长率102%。到2008年底，全国(不含港、澳、台)已累计建成239个风电场，安装风电机组11638台，总装机容量达到1217万kW，其中已并网发电的风电机组容量为939万kW。我国风电装机容量世界排名由2007年的第五名升至第四名，风电装机规模达到新的水平。
       按照2008年底全国风电装机容量进行排序，位居前五位的省份分别为内蒙古、辽宁、吉林、河北、黑龙江；投资商分别为中国国电集团、中国大唐集团、中国华能集团、国华能源投资有限公司、中广核风力发电有限公司；内资风电机组制造企业分别为新疆金风科技股份有限公司、华锐风电科技有限公司、东方汽轮机有限公司、浙江运达风力发电工程有限公司、上海电气风电设备有限公司

2008年分省新增和累计风电装机
序号  省份   2007年累计   2008年新增  2008累计

                           KW              KW         KW
1    内蒙古    1563190    2172250    3735440
2    辽宁        515310     734450       1249760
3    河北        491450     619250        1110700
4    吉林        612260      457200       1069460
5    黑龙江    408250    428050          836300
6    江苏        29375      354500          648250
7    甘肃       338300    298650         636950
8    新疆       299310    277500         576810
9    山东       350200    222100         572300
10    宁夏    355200    38000            393200
11    广东    287390    79500           366890
12    福建    237750    46000            283750
13    浙江    47350      147280         194630
14    山西    5000       122500         127500
15    云南    0              78750           78750
16    北京    49500    1500             58200
17    海南    8700       49500          58200
18    河南    3000      47250          50250
19    江西    0            42000          42000
20    上海    24400    15000         39400
21    湖北    13600    0                 13600
22    重庆    0            1700           1700
23    湖南    1650      0                 1650
24    香港    800        0                    800
26    全国（除台湾省）    5906360    6246430    12152790

十大内资和合资商全称

北重    北京北重汽轮电机有限责任公司
东汽    东方汽轮机公司
航天安迅能    南通航天万源安迅能风电设备制造有限公司
华锐    华锐风电科技有限公司
金风    金风科技股份有限公司
明阳     广东明阳风电技术有限公司
上海电气    上海电气风电设备有限公司
湘电    湖南湘电风能有限公司
新誉    江苏新誉风力发电设备有限公司
运达    淅江运达风力发电工程有限公司

2．制造商市场占有率调查
2008年新增总装容量中国内资和合资制造商的市场份额
品牌        容量     占当年内资与        占当年新增
制造商    KW       合资制造商比例    总装机比例
华锐    1402500    29.71%    22.45%
金风    1131750    23.98%    18.12%
东汽    1053000    22．31%    16.86%
运达    233250      4.94%         3.73%
上海电气    178750    3.79%    2.86%
0明阳    174000    3.69%           2.79%
航天安迅达    150000    3.18%    2.40%
湘电    120000    2．54%    1．92%
新誉    73500    1．56%    1．18%
北重    60000    1．27%    0．96%

其他    143680    3．04%    2．30%

合计    4720430    100．00%    75．57%

2008年外商制造商的市场份额
    品牌

（制造商）    容量    占外资制造商比例    占总装机比例
Gamesa    1552500    33．41%    12．77%
Vestas    1455200    31．32%    11．97%
GE    637500    13．72%    5．25%
Sualon    347250    7．47%    2．86%
Nordex    328750    7．08%    2．71%

其他    325370    7．00%    2．68%

合计    4646570    100．00%    38．23%

2008年中国内资和合资制造商的市场份额
品牌
制造商    容量
KW    占当年内资与合资制造商比例    占当年新增总装机比例
金风    2629050    35．02%    21．63%
华锐    2157000    28．74%    17．75%
东汽    1290000    17．19%    10．61%
运达    330250    4．40%    2．72%
航天安迅能    250500    3．34%    2．06%
上海电气    201250    2．68%    1．66%
明阳    175500    2．34%    1．44%
湘电    128000    1．71%    1．05%
新誉    82500    1．10%    0．68%
北重    60000    0．80%    0．49%

其他    202170    2．69%    1．66%

合计    7506220    100．00%    61．76%

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六．风机的的简介
1．工作原理
       风力发电的原理说起来非常简单，最简单的风力发电机可由叶轮和发电机两部分构成，如图1所示。空气流动的动能作用在叶轮上，将动能转换成机械能, 从而推动叶轮旋转。如果将叶轮的转轴与发电机的转轴相连，就会带动发电机发出电来。孩童玩的纸质风车就是风力机的雏形，在它的轴上装个极微型的发电机就可发电。风力发电的原理这么简单，为什么仅到20世纪的中后期才获得应用呢？第一，常规发电还能满足需要，社会生产力水平不够高，还无法顾及降低环境污染和解决偏远地区的供电问题；第二，能够并网的风力发电机的设计与制造，只有现代高技术的出现才有可能。20世纪初期是造不出现代风力发电机的。那么，现代风力发电机是什么样呢？下面我们就介绍一下现代风机的结构与技术特点。
2．现代风机
       风力发电机发出的电时有时无，电压和频率不稳定，是没有实际应用价值的。一阵狂风吹来，风轮越转越快，系统就会被吹跨。为了解决这些问题，现代风机增加了齿轮箱、偏航系统、液压系统、刹车系统和控制系统等。

现代风机的示意如图:

       齿轮箱可以将很低的风轮转速（600千瓦的风机通常为27转/分）变为很高的发电机转速（通常为1500转/分）。同时也使得发电机易于控制，实现稳定的频率和电压输出。偏航系统可以使风轮扫掠面积总是垂直于主风向。要知道，600千瓦的风机机舱总重20多吨，使这样一个系统随时对准主风向也有相当的技术难度。
       风机是有许多转动部件的。业已说明，机舱在水平面旋转，随时跟风。风轮沿水平轴旋转，以便产生动力。在变桨矩风机，组成风轮的叶片要围绕根部的中心轴旋转，以便适应不同的风况。在停机时，叶片尖部要甩出，以便形成阻尼。液压系统就是用于调节叶片桨矩、阻尼、停机、刹车等状态下使用。
       控制系统是现代风力发电机的神经中枢。现代风机是无人值守的。就600千瓦风机而言，一般在4米/秒左右的风速自动启动，在14米/秒左右发出额定功率。然后，随着风速的增加，一直控制在额定功率附近发电，直到风速达到25米/秒时自动停机。现代风机的存活风速为60-70米/秒，也就是说在这么大的风速下风机也不会被吹坏。要知道，通常所说的12级飓风，其风速范围也仅为32.7-36.9米/秒。风机的控制系统，要在这样恶劣的条件下，根据风速、风向对系统加以控制，在稳定的电压和频率下运行，自动地并网和脱网。并监视齿轮箱、发电机的运行温度，液压系统的油压，对出现的任何异常进行报警，必要时自动停机。
3．风力发电场
       现代大型风力发电机，单台容量一般为600-1000千瓦。目前国际上研制的超大型风力发电机单机容量也只为6MW。对于一个大型发电场来说，其容量还是很小的。因此，我们一般将十几台或几十台风力发电机组成一个风电场。这样既形成一个强大的供电体系，也便于管理，实现远程监控。同时，也降低了安装、运行和维护的成本

2．风机的组成
机舱：机舱包容着风力发电机的关键设备，包括齿轮箱、发电机。维护人员可以通过风力发电机塔进入机舱。机舱左端是风力发电机转子，即转子叶片及轴。
转子叶片：捉获风，并将风力传送到转子轴心。现代600千瓦风力发电机上，每个转子叶片的测量长度大约为20米，而且被设计得很象飞机的机翼。
轴心：转子轴心附着在风力发电机的低速轴上。
低速轴：风力发电机的低速轴将转子轴心与齿轮箱连接在一起。在现代600千瓦风力发电机上，转子转速相当慢，大约为19至30转每分钟。轴中有用于液压系统的导管，来激发空气动力闸的运行。
齿轮箱：齿轮箱左边是低速轴，它可以将高速轴的转速提高至低速轴的50倍。
高速轴及其机械闸：高速轴以1500转每分钟运转，并驱动发电机。它装备有紧急机械闸，用于空气动力闸失效时，或风力发电机被维修时。
发电机：通常被称为感应电机或异步发电机。在现代风力发电机上，最大电力输出通常为500至1500千瓦。
偏航装置：借助电动机转动机舱，以使转子正对着风。偏航装置由电子控制器操作，电子控制器可以通过风向标来感觉风向。图中显示了风力发电机偏航。通常，在风改变其方向时，风力发电机一次只会偏转几度。
电子控制器：包含一台不断监控风力发电机状态的计算机，并控制偏航装置。为防止任何故障（即齿轮箱或发电机的过热），该控制器可以自动停止风力发电机的转动，并通过电话调制解调器来呼叫风力发电机操作员。
液压系统：用于重置风力发电机的空气动力闸。
冷却元件：包含一个风扇，用于冷却发电机。此外，它包含一个油冷却元件，用于冷却齿轮箱内的油。一些风力发电机具有水冷发电机。

3．风机的分类及风机的发展趋势
 风力发电机组的分类
1．如依风机的旋转主轴的方向分类，可分为；水平轴式风机—转动轴与地面平行，叶轮需随风向变化而调整位置；“垂直轴式风机”----转动轴与地面垂直，设计较简单，叶轮不必随风向改变而调整方向。
2．按照桨叶受力方式可分成“力型风机”或“阻力型风机”。
3．按照桨叶数量分类可分为“单叶片”，“双叶片”，“三叶片”，和“多叶片”型风机。
4．按照风机接受风的方向分类，则有“上风向型”---叶轮正面迎着风向（即在塔架的前面迎风放置）和“下风向型”---叶轮背着风向，两面三刀种类型。上风向风机一般需要有某种调向装置来保持叶轮迎风。
而下风向机则能够自动对准风向，从而不用调向装置。但对于下风向风机，由于一部分空气通过塔架再吹向叶轮，这样，塔架就干扰了流过叶片的气流而形成塔影效
应，使性能有所降低。
5．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弹性联轴节将转矩传递到发电机的传动轴，联轴节具有很好的的吸收阻尼和震动的性能，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，配合采用了多项进的技术，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。这样的设计简单化了装置的结构，减少了故障几率。优点很多，现用于大型机组上。
6．根据按桨叶接受风能的功率调节方式可分为：“定桨距机组”—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。由于定桨距机组结构简单，性能可靠在于20年来的风能开发利用中一直占据主导位“变奖距机组”—叶片可以绕叶片中心轴旋转，使叶片攻角可在一定的范围内（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。
7. 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，维护少，直接并网，不足点，气动效率低，结构载荷高，给电网造成波动，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，成本效收无“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。不足；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。
8．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：
1．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；
2．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分为；
1． 电励磁同步发电机—转子为线绕极式磁极，由外接直流电流磁来产生磁场。
2． 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。
9．如根据风机的输出端电压高低化分，一般可分为：“高压风力发电机”—风力发电机输出电压为10—20KV，甚至40KV，可省掉风机的升压变压器直接并网。它与直驱型，永磁体磁极结构一起组成的同步发电机总体方案，是目前风力发电机中一种很有发展前途的机型。
“低压风力发电机”  输出端电压为1KV以下，目前市面上大多为此机型。
10．如根据风机的额定功率化分，一般可分为：微型机：10KW以下                                                                   
        小型机：10KW至100KW
        中型机：100KW至1000KW
        大型机：1000KW以上（MW级风机）
       风机的发展趋势根据定桨矩失速型风机和变速恒频变桨矩风机的特点,国内目前装机的电机一般分为二类:
异步型
（1）笼型异步发电机；功率为600/125kW  750kW  800kW  1250180kW
定子向电网输送不同功率的50Hz交流电;
（2）绕线式双馈异步发电机；功率为1500kW
定子向电网输送50Hz交流电，转子由变频器控制，向电网间接输送 有功或无功功率。
同步型
（1）永磁同步发电机；功率为750kW  1200kW 1500kW 由永磁体产生磁场,定子输出经全功率整流逆变后向电网输送50Hz交流电
（2）电励磁同步发电机;由外接到转子上的直流电流产生磁场,定子输出经全功率整流逆变后向电网输送50Hz交流电
传统的失速型风电机组被变桨变速恒频型风电机组所取代，直驱型风电机组和半直驱型风电机组具有很好的市场及发展前景。当今风力发电领域的尖端技术产品——永磁直驱型风力发电机由于机组可靠，结构简化，运行噪音低，且能够根据风速改变风轮转速，稳定电网运行等优势。
七．中国风力设备的制价，发电成本，市场前景评估
       目前风电场造价成本约为8000～9000元/KW，机组（设备）占75%左右，基础设施占20%，其它占5%。风能利用小时数在2700～3200小时，其风电成本约0.45～0.6元/千瓦时，另外风电场运行成本费用很低，一旦建成风电场就是一源源不断的出钱机器（注：一般风电场机组寿命25年）。一台1000KW的风机大概的成本是8000000---9000000元。

风力发电成本的一般占比示意图如下所示：

       国家政策重点扶持发展新能源和洁净能源。据有关消息，大于1000KW风电机组进口免征进口关税；风力发电减半征收增值税，优先无条件上网，上网电价优惠等政策都有利和加快
我国风力发电的前景的估算
       风能资源总储量约32.26亿千瓦，可开发和利用的陆地上风能储量有2.53亿千瓦，近海可开发和利用的风能储量有7.5亿千瓦，共计约10亿千瓦。
       中国到08后；累计装机总容量1215.2790万KW，10亿千瓦，以1000KW计算要装机多少台1000000台2008年全国当年新增风电装机614万kW，与2007年相比，年增长率102%。到2008年底，全国(不含港、澳、台)已累计建成239个风电场，安装风电机组11638台，总装机容量达到1217万kW，还剩多少9.878亿KW其中已并网发电的风电机组容量为939万kW。08年风电上网电量估计约为120亿KW.h。如果按1000KW的风机计算，全国至少还要装机987847台风机。

八；附件-----------风电在线监测
       风力发电机工作特性及在线监测的必要性 
       现在大多数风机上运用的通用监测程序叫风场监测，这种方法主要监测输出电量同时也包含部分故障信息的存储。通常控制系统的状态信息、输出电量以及风速情况将被存储，并且将其传送给制造商和运营商。但是只有通过详细的记录才有可能观察到故障。在大多数的情况下，当控制系统发出警报的时候故障已经发生了，然而整个系统能做的只是自动的使风力发电机停机以防止故障的进一步恶化。风场监测通常与周期点相连，这些周期测试点基本能反映整机的特性，例如监测旋转叶片和基座的裂纹、齿轮箱的振动或者机械部分的磨损等情况。但是这些检测不能揭示其产生的时间和原因，所能确认的是风机运行的状况明显的受限制。就算与以前的数据进行对照比较，检查的结果也不可能提供故障原因。 
       近来一些保险公司为了避免那些预防性更换风力发电机零部件的要求，在线监测系统被广泛的推广，在实际风力发电机监测的运用中有以下两个步骤。 
       （1）连续的在线监控设备（在线诊断仪）使用合适的传感器与风力发电机的控制系统相连，当风力发电机的零部件特征开始变形时能够发出警报声音，其中包含齿轮箱、主轴及电机定子等的振动。自动评估其频率范围并与所设定的频率谱图相比较，当监控系统给出超出系统设定异常值时，风力发电机会自动地停机并且通过网络把警报值传送到维修中心。这样可以在早期状态，探测到潜在的危险并能使生产商提出一个有针对性的维护和修复方案。通过零距离不间断地观测其零部件，可以设计一个专门的维护计划方案，从而避免灾难性的结果。 
       （2）周期性机械诊断（手持式诊断仪）是为了对在线诊断仪发出有预警值或异常值的零部件上进行进一步的监测。在周期性的检查过程中，可将移动测量设备安装在齿轮箱 、 发电机 及轴等机械零部件上，记录其频谱图并与以前的确定的频谱图相比较和储存。通过与标准的频谱特性曲线比较，最终判断出其产生故障的原因。
结论 
       制造商可以运用在线监测系统将故障信息通过E-mail自动传递到世界的任何地方，诊断专家可通过 Internet 接触到在线监测系统，从而对整个运行系统的状态作出判断[4] 。同时在线监测系统给客户也提供了很多的好处与方便，例如：（1）通过在现监测系统能够最大程度地使整机安全运行；（2）提前检测到故障减少过多的损坏；（3）可以对风力发电机有效地保护；（4）通过在线检测的结果可以对风力发电机有针对性地修复。由于在线监测系统对制造商和投资商都有很大的益处，并且随着风力发电机行业的大型化、海上化和产业化，在线监测系统在风力发电机上的运用必然会有前所未有的发展和很好