Matlab/Simulink低风速风力发电系统的建模与仿真研究(2)
地区资源的匮乏已经成为其经济发展的瓶颈，虽然从中西部地区配送能源能将问
题得到部分缓解，但配送过程中能源的浪费也是惊人的，配送时间距离过长带来
的效率也很有限[2]，多方面的原因也促成中国需要开发新能源的紧迫性。
其中，风能作为一种取之不尽、用之不竭的清洁可替代能源，风力发电又作
为目前最具规模化开发和商业化发展前景的新能源发电技术，成为全球发展最快
的可再生能源[3-5]。世界上很多国家已充分认识到风力发电在调整能源结构、
缓解环境污染等方面的重要性，对风力发电技术的发展给予了高度重视。这其中，
丹麦等欧洲发达国家在自身传统能源供给本就不足的情况下，发掘新能源很早，
对其进行研究的时间较长，并已开发出大量的成熟化商业产品，据统计，丹麦国
内 70%的用电量来自于风力发电[5,6]。我国是一个风能资源比较富集的国家，
不仅是高原地带，如内蒙古等地区，同时东部沿海地区都有大量的风能储备，这
都是很宝贵的能源，如果能利用好，则能解决东部沿海地区十多年来经常出现的
“电荒”问题[2]，对其经济发展是一个良好的促进。
1．2 风力发电发展的背景和现状
人类开发和利用自然能源的历史源远流长，第三次工业革命的到来，使人们
对能源的认识有了资的飞跃。工业的飞速发展以及电力系统的形成，使人们对化
石类燃料的需求达到了空前的境地，随之而来就是对地球环境的巨大的破坏。因
此能源，环境问题成为当今人类生存和发展所需要解决的紧迫问题，对可再生能
源的开发和利用，已经成为各国能源发展战略。
风能是一种清洁的，储量极为丰富的可再生能源。随着风力发电技术的飞速
发展，风电成本的持续下降，风电已成为重要的可再生能源。风力发电的优点有：
（1）风电环境效益好，不排放任何有害气体和废弃物。是一种清洁的可再生能源。（2）风力发电场建设周期短。单台风力发电机组安装仅需几个星期，可多台
同时安装，互不干扰。（3）占地面积小。风电场虽然占了大片土地，但是风电机
组基础使用面积很小，不影响农田和牧场的正常生产。多风的地方往往是荒滩或
山地等土地利用率低的地方。
1973 年世界发生石油危机，美国、西欧等发达国家为寻求替代化石燃料的
能源，投入大量经费，用新技术研制现代风力发电机组，经过 20 年的开发日臻
成熟。商业化机组的单机容量从 55kW 增加到 1650kW，风电成本从 20 美分/kWh
持续下降到5美分/kWh，运行可靠性和发电成本接近常规火电，迅速发展为初具
规模的新兴产业，成为发展最快能源。
1．3 中国风力发电的现状和趋势
我国幅员辽阔，海岸线长，风能资源比较丰富。据中国气象科学研究院估算，
全国风功率密度为100W/m2，风能资源总储量约 3226亿kW，可开发和利用的陆
地上风能储量有 253 亿 kW（依据陆地上离地 10m 高度资料计算）。主要分布在
东南沿海及附近岛屿、新疆、内蒙古和甘肃走廊、东北、西北、华北和青藏高原
等部分地区，每年风速在 3m/s以上的时间近 4000小时左右，一些地区年平均风
速可达7m／s以上，具有很大的开发利用价值。
我国风电发展从 1986 年山东荣城建立第一个风电场，到 2005 年底将突破
100 万千瓦，经过 20 多年的发展，风机的制造也从几十千瓦的小机组，到向兆
瓦级机组发展[1]。