基于紫金桥软件的风电场计算机监控系统

基于紫金桥软件的风电场计算机监控系统

米尔自动化网

风电场计算机监控系统分中央监控系统和远程监控系统，系统主要由监控计算机、数据传输介质、信号转换模块、监控软件等组成。

中央监控系统的功能是：对风力发电机进行实时监测、远程控制、故障报警、数据记录、数据报表、曲线生成等。

中央监控系统结构图：



计算机监控系统

计算机监控系统负责管理各风电机组的运行数据、状态、保护装置动作情况、故障类型等。为了实现上述功能，下位机（风机控制器）控制系统应能将机组的数据、状态和故障情况等通过专用的通讯装置和接口电路与中央控制器的上位计算机通讯，同时上位机应能向下位机传达控制指令，由下位机的控制系统执行相应的动作，从而实现远程监控功能。

中央监控系统一般运行在位于中央控制室的一台通用PC机或工控机上，通过与分散在风电场上的每台风力机就地控制系统进行通信，实现对全场风力机的集群监控。风电场中央监控机与风力机就地控制系统之间的通信属于较远距离的一对多通信。国内现有的风电场中央监控系统一般采用RS485串行通信方式和4～20 mA电流环通信方式。比较先进的通讯方式还有PROFIBUS通信方式、工业以太网通信方式等。

上述各种通讯方式能够完成风电场中央监控系统中的通信问题，但具有各自的特点，主要通信方式简要对比如下：



风电场监控系统软件

目前，我国各大风电场在引进国外风力发电机组的同时，一般也都配有相应的监控系统，但各有自己的设计思路和通讯规约，致使风电场监控技术互不兼容。同时，控制界面全部是英文的也不利于运行人员操作。如果一个风电场中有多个厂家的多种机型的风电机组的话，就会给风电场的运行管理造成一定困难。如内蒙辉腾锡勒风电厂就有约5种的监控软件。因此，国家在科技攻关计划中除了对大型风电机组进行攻关外，也把风电场的监控系统列入攻关计划，以期开发出适合我国风电场运行管理的监控系统。目前也有一些国产监控系统开发成功并投入运行。如：新疆风能有限责任公司的“通用风电场中央及远程监控系统”。

监控软件的开发应尽可能在现有工业自动化软件的基础上进行二次开发，这样一方面可以缩短开发周期，另一方面现有的工业控制软件技术成熟、应用广泛，因此稳定性好。随着软件的升级而方便地升级。而直接从底层开发的监控软件如果没有强大的软件队伍，和经验丰富的软件人员很难与之相比。

紫金桥实时数据库是紫金桥公司在长期的科研和工程实践中开发的。紫金桥实时数据库在实际应用中，以其可靠性、方便性和强大的功能得到用户的高度评价，用户已经广泛应用于石化、炼油、汽车、化工、冶金、制药、建材、轻工、造纸、采矿、环保、电力、交通、智能楼宇、仓储、物流、水利等多个行业和领域的过程控制、管理监测、现场监视、远程监视、故障诊断、企业管理、资源计划等系统。

结合紫金桥实时数据库特点和风电场的监控需求开发的风电场监控系统具有如下功能特点：

·分布式结构，有助于搭建多层数据库应用，构建复杂的大型分布式系统。

·友好的控制界面。在编制监控软件时，应充分考虑到风电场运行管理的要求，应当使用中文莱单，使操作简单，尽可能为风电场的管理提供方便。

·能够显示各台机组的运行数据，比如每台机组的瞬时发电功率、累计发电量、发电小时数、风轮及电机的转速和风速、风向等，将下位机的这些数据调入到上位机，在显示器上显示出来。

·绘制曲线：绘制风速－功率曲线、风速分布曲线、风速趋势曲线。

·监视各风电机组的运行状态。如开机、停车、调向、手／自动控制以及大利、发电机工作情况。通过各风电机组的状态了解整个风电场的运行情况，这对整个风电场的管理是十分重要的。

·及时显示各机组运行过程中发生的故障。在显示故障时，能显示出故障的类型及发生时间，以便运行人员及时处理和消除故障，保证风电机组的安全和持续运行。

·能够对风电机组实现集中控制。值班员在集中控制室内，就能对下位机进行状态设置和控制，如开机、停机、左右调向等。但这类操作必须有一定的权限，以保证整个风电场的运行安全。

·历史记录。监控软件应当具有运行数据的定时打印和人工即时打印以及故障自动记录的功能，以便随时查看风电场运行状况的历史记录情况。

·数据管理：机组运行数据自动存储与维护，自动生成报表，支持数据查询，具有数据导出功能。

·在线修改参数，远程维护： 可在线修改数据库组态内容，组态完后，不必重新启动数据库，就可以将组态内容下装到数据库中。另外不必要到数据库所在机器，在远程就可以进行数据库组态。

远程监控系统

功能：实时查看就地风机运行情况、数据记录。在中央控制室实现对风电机组的远程开机、停机、左/右偏航、复位等功能；



实际上只要通讯网连通，理论上远程监控系统能够实现的功能和中央监控系统一样。但是为了安全起见目前国内远程监控系统只完成监视功能，随着技术的发展，无人值班风电场的推出，远程监控系统将发挥更大作用。

风电防雷接地难题该如何破解？
作者：科技日报 张 强
目前，我国风电行业发展十分迅猛，但有专家表示，我国风电在防雷方面依然存在较多问题，很容易造成安全隐患。请关注——

在能源日益紧张的今天，风力发电由于高效清洁，越来越受到人们的青睐。

据报道，我国风力发电已经连续3年实现翻番增长，总装机容量已经排在亚洲第一、世界第四，而且还在飞速发展，各地都在争先恐后地上马风电项目。

在此大好形势下，有关专家却表示，我国风电行业在防雷接地方面普遍存在一定安全隐患，如果处理不善，极易造成风电机组的雷击事故。

风电机组极易遭到雷击

众所周知，风力发电机组分散安置在风能资源比较好的各种复杂地形地带，如旷野、山顶等，环境比较恶劣，特别是风机的叶片高点甚至达100多米。在这种环境下，高高耸立的风机就很容易被雷电击中。

目前，风电机组的单机容量越来越大。为吸收更多能量，随着轮毂高度和叶轮直径的增高，相对也增加了被雷击的风险，雷击成了自然界中对风电机组安全运行危害最大的一种灾害。雷电释放的巨大能量，会造成风电机组叶片损坏、发电机绝缘击穿、控制元器件烧毁等。统计资料显示，从1991年到1998年，德国全部的1498台风电机组共发生738起雷击故障事件。

我国风电场所处位置的地质和气候相对复杂，“风电机组遭到雷击的事故经常发生。”风电专家、北京交通大学电气工程学院汪至中教授告诉记者。

据报道，我国红海湾风电场建成投产至今发生了多次雷击事件。其中，叶片被击中率达4%，其他通讯电器元件被击中率更高达20%。若风电机组遭受雷击，除了损失修复期间应该发电所得之外，还要负担受损部件的拆装和更新的巨大费用。

当前，我国各地均已进入雷电多发期，“雷害是威胁风机安全运行的严重问题，风电防雷不容忽视。”国标《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》主要起草人、北京欧地安科技有限公司总裁佟建勋说。

我国风电防雷问题较多

专家表示，目前我国风电防雷存在较多问题，导致雷击事故发生概率较高。

“我国大部分机型都是从德国引进的。”汪至中说，在德国统计的雷电数据，不管是频率还是强度都比不上中国，他们在设计风机自身的防雷系统时没有考虑中国的情况，致使这些风机在防雷系统上力不从心。

“同时，有些设计院在风电机组的接地工程方面没有相关设计经验，他们很难拿出符合施工需求的设计方案。按照现有标准，风电机组的接地电阻要求小于4欧姆，但有些工程经过测量后，却达到了十几欧姆，给防雷安全带来很多隐患。”汪至中说。

对此，佟建勋也表示了同样的担忧，“比如，按照有些设计院的设计，风机接地在农田和在岩石地上设计方案都差不多，而实际上风机在不同的土壤电阻率区域，地网设计千差万别，不具备任何可复制性，同时必须要保证接地电阻达到规范要求，才能保证雷电入地，为人员和设备提供最大限度的安全。”

佟建勋还表示：“有些业主认为接地工程是土建或基础工程的一部分，这也不尽合理。在国外，风电的接地材料与工程都是由专业公司在做，国内却很少。我们接手的多个项目都是在土建或基础工程商工程质量达不到标准后以整改方式进入的。”

“归根结底，这是因为我国风电防雷的标准是滞后的。目前，风电只能参照其他行业的标准，要么是电力标准，要么是气象标准。不同的业主，验收标准也是不一样的。这是风机国产化和风电场设计亟须解决的问题。”佟建勋说。

汪至中也表示，我国还没有风电机组防雷和过电压保护（包括接地电阻值）的行业标准，一般是参照国际标准。

“据我所知，现在某些保险公司不愿意给风电场承保，因为发生雷击的概率太高了。”汪至中告诉记者。

风电防雷亟须行业标准

对于机组本身的问题来说，汪至中说，我国在引进吸收国外风机过程中，必须改进风机防雷和过电压设计，“这只是个时间问题。”

同时，“风电防雷接地施工的过程是非常专业的，必须依照相关标准，由专业公司对现场情况勘测、钻探和调查后，才能进行设计和施工。”汪至中表示。

佟建勋对此持相同观点，他认为，“国家有关部门或行业标准应该规定，业主把接地工程向具备专业接地设计和施工资质的公司发包。目前，国内只有30%的风电接地工程是由专业公司做的，而70%的是由土建总包商来做。总体趋势肯定是向专业公司过渡，这方面应该和国外成熟的市场接轨。”

据了解，今年开始，越来越多的风电项目已经意识到了这个问题，开始把接地工程作为单独的专业工程面向专业公司进行发包。

“尽管如此，国家有关方面还是要尽快推进风电行业的防雷接地标准制定，这是解决上述问题的关键。”佟建勋表示。

令人期盼的是，中国农机工业协会风能设备分会秘书长祁和生向记者透露：“中科院电工研究所正在牵头制定《风电机组的防雷标准》，目前初稿已经出来。”相信不久的将来，风电防雷的问题能得到妥善解决。

风电防雷的最佳解决方案 — 齿盘式风力发电避雷器
“齿盘式风力发电避雷器”可解决目前所有风电项目中所遇到的雷电难题，希望本信息能够对您有所启迪。

“齿盘式风力发电避雷器”特征是该避雷器包括有一个外齿盘和一个位于该外齿盘中间位置的内齿盘，外齿盘和内齿盘朝运动间隙一侧分别布有相向能产生尖端放电效果的尖齿，内齿盘中间开设有一供风机主轴穿过的孔眼，其中一个齿盘固定在风机轮毂上，与轮毂同步转动，固定在轮毂上的齿盘与固定在风叶上的接闪针电连接，另一个齿盘固定在机舱壳体前端是固定不动的并与地线直接连接。通过内、外齿盘运动间隙尖齿的配合，从风叶接闪针引来的雷电会在外齿盘与内齿盘之间的尖齿状结构中形成“尖端放电”现象，使雷电快速直接地泄放入地，避免雷电流通过风机低速主轴承后再入地，这种直接的放电形式除可保护低速主轴承外，还可最大程度地保护发电机及其它机组设备免遭雷击破坏。

“齿盘式风力发电避雷器”结构简单，通过内外齿盘间动态配合放电结构，既可保证风叶运行不增加阻力，又能在雷电产生时快捷地将雷电流直接引接入地，既可与新设备有机地设计成一体，也适合改装现役风力发电机组，提高防雷能力。

风机技术浅谈
一，随便说说
我们的老祖宗很早就知道可以利用风来做很多取代人力的工作，所以发明了一些设备来利用风能。现在发现的人类使用风能的是在埃及发现的最古老的遗迹，据估计大约是3000年以前。第一台有可靠纪录的风车出现于公元7世纪。那时候的风车主要外形是垂直轴，四叶片的木制结构，叶片基本是用麻布类蒙覆。而且主要功能在于利用风能来浇水灌溉，舂米磨面等等。当然在当时的制造工艺下已经是机械代替人力的进步了。
第一台水平轴的风车出现在12世纪的欧洲，最典型的代表就是现在去荷兰还可以看到的风车，垂直轴，四叶片，下风向，有考虑到叶片的进气边和排气边差异，但是没有曲面叶身等概念。可以参见如图：（贴不上，回头补上吧）
有记载的第一台风力发电机是安装在Poul La Cour，是1891在丹麦Askov，这台设备也同时也是第一台混合系统。也就是说除了发电之外还干别的事情，哦，应该说是在做其他的代替人力的工作之外，还利用部分风能来进行发电试验。所以这台机器的外形和欧洲当时的风车没有明显的差别。
过了一段时间，历史上第一台兆瓦级风机在1941年在 Vermont投入运行，这应该是第一台真正意义上的风力发电机，可以看到很多现代风机的技术雏形。这是一台采用了双叶片，下风向的风机，有了较简单的曲面叶片外形，叶轮直径为53.3米，配置了输出功率为1250kW的同步发电机。
到了1982年，在欧洲的GroWiAn安装了第一台多兆瓦级风机，单机输出功率为3MW，同样也是采用了两叶片，下风向设计，而叶轮的转子直径达到了100m。采用了金属桁架式塔架结构，而且叶片也有了叶根到叶尖的叶形过渡曲线，相当明显的空气动力学叶形轮廓。不过这台风力发电机只运行了420小时，由于过于严重的疲劳问题，在1988被拆除了。应该说这是一个大举动，但是产出极少。
简单回顾一下可以看到的是我们对于风能的利用很早就开始研究了，而且随着制造工艺和材料科技的发展，我们对于如何更好的，更有效的利用风能有了长足的进展。

二、风机产业化开始阶段
风力发电机应该是在20世纪90年代前后开始实现产业化的，也就是开始并网发电的。最初的产品基本是以150kW到300kW为主，两叶片和三叶片的设计都有，桁架式钢结构塔架，多数是下风向风机。现在我国的嵊泗，舟山的一些岛屿上还能看到一下风机树立在哪里，不过都已经不能动了，是两叶片150kW的机型。在美国加州南部的一片山丘上，丹麦，德国的许多地方都能看到有许多三叶片的300kW风机，其中一些还在运转，不过基本已经不再维护了。不过这些也只能算作是原始起步阶段，其中的一些欧洲公司由此获得了第一批资金及技术经验的积累，同时也引发了一些设计公司的出现。
到了20世纪90年代中期的时候，开始出现了我们现在的基本主流技术：三叶片，偏航，玻璃纤维树脂叶片，被动式定浆风机，桁架或锥型塔架。那个时候的主要机型是600kW。同时，Vestas，NEG Micon，Tacke，Nordex等等欧洲的风电先驱公司基本成型，陆续发明了主导现在风机的技术，其中以Vestas的技术领先，至少目前还保持着这个优势。Tacke，也就是现在GE的前身的前身，推动了异步双馈机型，同时在北美还申请了专利，这个专利对于近几年北美风机的销售起到了相当大的影响。貌似这个专利今年好像到期了（具体时间忘记了，那位可以提高一下）。

风机选型浅谈
目前在世界范围内，总装机容量台数应该是定桨风机和异步双馈风机占据前两位，而且在最近几年异步双馈风机已经完全在技术上，装机容量台数上完全占据了上风。原因很简单，技术上定浆风机已经完全落伍，而且现在的机械、电气加工设备和能力已经能够满足相对比较复杂的异步双馈风机的需求，所以很明显的异步双馈风机占据了很大的市场份额。

但是，异步双馈风机会一直占据下去吗？

让我们先来看看异步双馈目前的状况。我们以中国市场为例，这样可能让大家更容易理解。目前国内的主力机型是1.5MW级别的异步双馈风机，也是我们大江南北都可以看到的机型，而且国内的主流生产商都有此机型在售。在看看下游的供应链，齿轮箱，发电机，电控系统，铸件，等等都是以提供双馈配套为主；貌似整个市场都是双馈机型。但是事实是这样吗？我们看看我们现在国内的主流生产商的开发计划先。

金风，很早就瞄上了永磁直驱技术了，而且信心，步伐，长期战略都很清晰，要利用直驱技术在国内的市场上占据一片天地。

华锐：目前1.5MW双馈的急先锋，出货量年年翻番，估计一两年内可以坐上中国市场份额的老大了。不过据透露，他们在3MW以后的机型上也抛弃了双馈，而改投液压传动技术方向。

东汽：现在手里同时有1.5MW和2.5MW的异步双馈风机在手，市场份额也是节节攀升。但是他们的大风机技术也放弃了双馈技术而采用了其他的技术。

而其他的例如上海电气，南车，湘电，明阳等等后起之秀，都已经暗地里动手考虑大型风机的走向了，不过据称最优先选择的都不是双馈机型。

我们在把头看向国外公司，看看他们的动向或许对我们会有所启发。

通用电气（GE）：这几年他们在美国市场上是赚的盆满钵满，但是他们的2.5MW以上机型却没有使用这个双馈的所谓成熟技术，反而奔向了全功率变频的怀抱。

Enercon：这个直驱技术风机的先行者，已经在欧洲占据了很的的市场份额，我想他应该还会沿着这条路一直走下去的。

Vestas和Gemesa：目前看来，他们还应该会沿着双馈的技术走一段时间的，至少没有看到他们有报道提到新的技术动向。不过，特别是Vestas作为业内的技术领头羊，他们在双馈上面的专利技术应该可以保证他们有足够的市场份额了。

那么在下游的供应链上有时怎么样的情况呢？

齿轮箱供应商：全功率变频和双馈的变速箱其实差异不是很大，所以应该很容易入手，而且事实上他们已经开始动手研发了。

电机供应商：有能力和已经开始开发非双馈的异步电机，同步电机，永磁电机等等的公司比比皆是，其中也包括基本所有的外资，独资企业。

电控系统：可以提供全功率变频的，液压驱动的，直驱的产品的公司也有不少。

叶片：现在34到40多米长度叶片的生产公司应该很多了，可能你要做的就是及早的和他们把订单签了吧。

现在看看我们的后加入者该如何做出决定了呢？目前，意图染指风电行业的公司如同雨后春笋，可以看到有各种行业的后来者，那么他们应该如何抉择呢？选择什么样的技术，多大的单机输出功率呢？

首先，2MW一下基本不做推荐，对于今年加入队伍的来说，真正出批量产品至少一年半以后了，甚至两年，那时候，国内市场1.5MW应该是和2MW以上机型同台竞争了，我个人认为大容量，新技术的风机肯定比1.5MW双馈机型受欢迎。

那么到底那种技术会更先进呢，很多人会说是直驱，其实就目前的情况来看，还没有足够的证据能够证明直驱将会是最先进的技术，失磁，尺寸，价格等等都影响了他的快速发展，至少目前世界排名靠前的两大公司都没有选择此技术方向。

那么全功率变频呢，和双馈一样采用齿轮箱，电机传动系统，可接受度稍微高一些，这也是很多业内大腕的选择。

另外，一个后起之秀液压传动，同步电机并网技术也在全球各地隆重登场，不需要变频器和变压器，直接中高压并网的技术路线也为他赢得了一席之地。

我的建议是选择2MW及以上的单机输出容量，在直驱，全功率变频，和液压驱动之间选择一个和你们公司的技术强势可以互补的技术是最佳选择。例如：如果你们的电机技术很强，而机械，电控一般或中流，那么液压驱动或者是最佳选择；如果机械技术很不错，或许全功率变频是个不错的方向。
异步双馈
·      双馈电机
·      有碳刷滑环
·      1/3功率变频（成本较低）
·      效率较低
·      维护成本较高
·      谐波影响明显
·      在美国受GE专利限制
直驱
·      永磁电机尺寸限制问题
·      价格较高
·      有电机失磁风险
·      可靠性较高
·      国内认同度和市场接受度冲突（好像是不少人认为此技术好，但是市场好像不是接收）
液压驱动
·      不需要变频器，变压器
·      液压驱动系统调速
·      负载平稳过渡
·      同步中压同步电机直接并网
·      新技术需要市场认同
·      液压驱动部件短期类需要进口
·      电网接入较好
·      可靠性较高
·      不过此技术有一致命缺陷，液压驱动部件将长期受外方制约，对于降低造价和供应控制很弱
全功率变频
·      永磁同步电机
·      全负载变频器
·      价格稍高
·      已经有批量运行的风机
·      可靠性较高

从目前的下游配套供应商来看，只有直驱发电机可能配套较难外，其他的技术在1.5MW到2MW机型上应该没有太的的障碍。不过全球产能的瓶颈是要大家共同面对的。

Profibus—DP在MW级风力发电机组控制系统中的应用
要：介绍了MW级风力发电机组控制系统设计要求及工业现场总线控制系统的特点。在此基础上提出了在MW级风电机组主控制器与变频器和液压系统之间通过Profibus—DP总线构成现场总线控制系统的方案，并详细论述了该方案中Profibus—DP网络的构成、组态、参数设置和通讯程序的编制。
关键词：MW级风力发电机组；Profibus—DP；现场总线控制系统

1 引言
　　由沈阳工业大学承担的“863”计划“MW级变速恒频风力发电机组的研制”是变速恒频机组，该机组将控制系统、变频器等都放在机舱内。在机组运行过程中，变频器会产生强烈电磁干扰谐波；在机组并网瞬间，发电机会产生强大干扰冲击电流。在这种强干扰环境中，为了使机组能稳定运行，必须对机组控制系统进行抗干扰设计。
　　现场总线控制系统（FCS）是信息数字化、控制分散化的新一代工业自动化控制系统，是信息化、智能化、数字化、网络化向现场的发展。FCS具有可开发性、互操作性、互换性和可集成性。FCS的可靠性高、易维护和管理。它克服了传统工业过程控制系统的投资高，传输精度和抗干扰性能低，系统不开放、可集成性差，不易安装、维护和管理的缺点。
2 Profibus现场总线
　　现场总线是FCS的关键设备之一。目前最具代表性的现场总线是Profibus（Process Fieldbus）和FF（foundation FiddbIls）。由于Profibus已制订了标准，并对外公布，所以应用得比较多。Pr0Ji．bus现场总线是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准。Profibus由三个兼容部分组成，即Profibus一PA（PIocess Automation）、Profibus—FMS（Fieldbus Message striaetion）、Profibus—DP（Decentralized Periphery）。其中Profibus—PA是专为过程自动化设计的，它可使传感器和执行机构联在一根总线上；Profibus—FMS用于车间级监控网络；Profibus—DP是一种高速低成本通信，用于设备级控制系统与分散式I／O的通信，使用Profibus—DP可取代24VDC或4—20mA信号传输[1-2]。目前80％以上的Profibus应用是基于Profibus—DP的。根据风力发电机组控制系统应有极高抗干扰能力的要求及Profibus—DP的特点，在研制开发Mw级风力发电机组的控制系统中，采用了主控制器与变频器和液压系统之间通过Profibus—DP构成现场总线控制系统的控制方案。
3 MW 级风电机组Profibus—DP控制系统
3．1 Profibus—DP控制系统构成
　　MW级风力发电机组属于变速恒频机组，变速恒频控制装置采用的是ABB公司的变频器。该变频器共有三种可选控制方式：I／O端口控制、Profibus—DP通讯控制和Ethernet通讯控制。为了构成现场总线控制系统，选用了通过Profibus—DP通讯的方式对变频器进行控制。
　　MW级风力发电机组偏航闸和高速闸都是由液压力驱动的，特别是机组的变距机构也是由液压力驱动的，因此使得该液压系统构成复杂，需要控制的元器件多，特别是比例阀的给定控制信号和采集的系统压力信号要有很高的精度，因此必须采用抗干扰能力很强的数据传输方式在主控制器和液压系统各部件之间进行信号传输。本机组采用把与液压部件有关的控制I／O模块直接放在液压系统的转接箱内，利用Profibus—DP总线与主控制器进行通讯，构成现场总线控制系统的控制方案。该方案不但减少了控制线路，而且把系统的抗干扰能力极大提高了。在该Profibus—DP网络中，主站CPU采用西门子可编程序控制器S7—300系列中的CPU 315—2DP，由于CPU 315—2DP模块本身具有Profibus—DP接口_]J，所以无需另外的通讯及转换接口单元，从而降低了工程造价。变频器从站采用其本身带有的Profibus—DP通讯模块构成Profibus—DP从站。液压系统从站采用西门子公司的EI‘200M系列，配备一个通讯模块，两个模拟模块和两个数字模块。Profibus—DP控制系统网络结构如图1所示。



3．2 网络连接
　　Profibus—DP采用的是RS485传输技术。RS485接口采用的是9针D型插座，其各位定义如表1。由于RS485采用平衡驱动和差分接收方式进行通讯，因此在实际网络连接中，把RXD／TXD—P和RXD／TXD—N针一一对应接上即可。




3．3 网络组态及参数设置
　　网络组态及参数设置是在西门子公司STEF7编辑环境中进行的。首先在SIEP7中导入ABB公司提供的GSD文件，然后在STEP7中把对应的ABB变频器模块直接拖拽到Profibus—DP网络上就可以了。接下来要对变频器进行参数设置。对变频器参数的设置是在ABB公司的DriveWindow2环境中进行的，该环境不但能对变频器运行参数进行设置，还能控制变频器的运行及对各运行参数进行监控。在变频器需要设置的参数中，很重要的是对通讯协议的设定。Profibus—DP通讯协议的数据报结构分为协议头、网络数据和协议尾。变频器通讯协议网络数据部分符合PROFIDrive行规规定的PPO（parameter process object）变频传动通信对象。PPO有五种格式[4]，如图2所示。



　　其中参数值PKW是运行时要定义的一些功能码，如最大转矩、基本转矩等。过程数据PZD是变频器运行过程中要输入／输出的一些数据，如转矩给定值、转矩反馈值等。PKW 和PZD合起来定义为参数过程数据对象，即PPO。从图2可知Profibus—DP共有2类5种类型的PPO：一类是无PKW而有2个字或6个字的PZD，另一类是有PKW 且还有2个字、6个字或1O个字的PZD。将网络数据这样分类定义的目的是为了完成不同的任务，即PKW的传输与PZD的传输互不影响，均各自独立工作，从而使变频器能够按照上一级自动化系统的指令运行。由于在本系统运行过程中，对变频器控制和监测的数据量较多，因此在本系统中选用PPO5类型作为数据传输对象。
　　对于液压系统从站的组态比较简单，直接在STEP7中把Eq200M里的模块拖拽到Profibus网络上即可。整个Profibus—DP网络的通讯波特率设为1．5Mbps，CUP315一DP主站地址设为2，变频器从站地址设为3，液压系统从站地址设为4，Profibus—DP通讯的映射I／O地址取默认值。
3．4 编制通讯程序
　　在完成硬件连接、组态后，要想使系统间能通讯，只需对CPU315—2DP进行编程。对于Profibus—DP网络的数据传输，可以采用两种方法进行编程：一是利用LPIBx（PIWx），TPIBx（PI．wx）命令进行数据的接收与发送，但是这种方法只适合4个字节以内的数据传输[3]，二是利用S3ZP7中的系统功能块进行编程，该方法可以进行大数据量的传输。STEP7中共有两种功能 块可实现Profibus—DP的数据通讯：FCI（DP— SEND）、FC2（DP—RECV）和SFC14（DPRD— DAT）、SFC15（DPWR—DAT）。本系统在编程中选用了SFCl4（DPRD一DAT）、SFCl5（DPWR一DAT）功能块进行编程。SFC14是从从站读数据，SFC15是向从站写数据，其系统功能定义及通讯过程如图3所示 。


　　编程过程中值得注意的是功能块中“LADDR”指的是硬件组态时所定义的映射I／O地址，不是站地址。
4 结论
　　在实验室中，对采用I／O线对风机进行控制的方案，与采用Profibus—DP总线构成现场总线控制系统对风机进行控制的方案均做了实际实施，通过连续运行，发现在第一种控制方案中，经常发生变频器自动跳闸及报错停机等误动作，采集的液压系统压力信号经常出现超出最大允许范围等错误信号，控制系统经常因错误信号而发出急停指令。而第二种方案却没出现过以上情况，系统运行的稳定性和可靠性被极大提高了。
5 参考文献：
[1] 顾洪军．工业企业网与现场总线技术及应用[M]．北京：人民邮电出版社，2004
[2] 王东云，凌德麟，黄建萍．西门子PROFIBUS—DP现场总线及应用[J]．航天控制，2002，（4）：69—73
[3] 阎士杰，刘北基，孙金根．基于Profibus—DP的变频器控制系
统[J]．基础自动化，1999，6（6）：48—51

世界主要风机制造商
2007年世界十大风机制造商分别为：

公司名称国家占市场份额

1  VESTAS          (DK)            27.9%

2  GE WIND          (US)            17.7%

3  ENERCON          (GE)            13.2%

4  GAMESA          (ES)            12.9%

5  SUZLON          (Ind)            6.1%

6  SIEMENS          (DK)              5.5%

7  REPOWER          (GE)              3.1%

8  NORDEX          (GE)              2.6%

9  ECOTéCNIA        (ES)              2.1%

10  MITSUBISHI      (JP)              2.0%


除了排名第三的德国ENERCON公司和排名第九的ECOTéCNIA未在中国开展业务外，其它八家公司均在中国建立独资工厂或合资公司。另外国内的许多公司在巨大的市场利益的驱动下，也纷纷进入该领域：

1 VESTAS­

2006年6月，丹麦维斯塔斯风力发电设备(中国)公司在天津的新工厂正式投产，一期投资3000万美元，计划年产600片风机叶片。2007年扩建完工后，可达到年产1200片风机叶片的生产能力，即年产80万千瓦的风电装机能力。同时还将进行第二期和第三期生产开发，预计到2010年将形成150万千瓦以上的装机能力。这家公司将成为维斯塔斯集团在亚太地区的生产基地之一，为我国以及国际市场提供产品和服务。


2 GE WIND­

美国GE能源集团在中国的首个风机组装厂在沈阳正式宣布成立。通用电气能源（沈阳）有限公司由GE公司全资所有，生产1.5兆瓦风机。第一台风机已在2006年3月末装配完成，2006年7月将首次交付当地组装的机组。预计到2010年将形成120万千瓦的风电装机能力。



3 GAMESA­

西班牙歌美飒公司将中国市场列为仅次于美国的第二大海外风机市场。2006年9月，西班牙歌美飒公司在天津设立的风力发电机生产基地正式投产，2008年前总投资额将达6000万欧元。歌美飒天津基地现在年组装能力为820台，装机容量70万千瓦，预计2010年生产能力将提升到120万千瓦，2020年实现4万兆瓦的目标。


4 SUZLON­

印度企业Suzlon风机公司位列世界风机厂商第五，其投资6000万美元在天津的工厂已于2006年3月开工建设，于2006年8月投产，主要生产1.5MW的风机，预计年生产容量将达80万千瓦。


5 SIEMENS­

是最早在中国开展风电场建设的公司之一，目前正积极地与中国的企业接触，拟合资建立风机设备制造厂。


6 REPOWER­

德国REPOWER公司专业技术为全球第一。已开发出1．5兆瓦、2兆瓦、5兆瓦系列风机，累计销售各类风机1500台。由该公司开发生产的世界最大、技术最先进的5兆瓦风机已正常运行两年。北方重工与德国REPOWER公司、英国宏腾能源公司合资3亿元人民币组建风力发电设备制造企业项目2006年9月1日在包头举行签字仪式。

在新组建的这个总投资3亿元人民币的合资公司中，北方重工占33．34％，REPOWER公司占50．01％，宏腾公司占16．65％。将在北重形成年产400台、每台2兆瓦功率的风力发电机生产规模，年装机能力可达80万千瓦，年销售收入可达58亿元人民币，利税可达4．8亿元人民币。


7 恩德（银川）风电设备制造有限公司­

该公司是一家由德国NORDEX公司、宁夏发电集团有限责任公司、宁夏天净电能开发集团有限公司共同投资组建的中外合资经营企业。公司的经营范围: 组装和生产风机、相关产品和部件，包括销售自产和组装产品；在风机应用领域进行组装、工程设计、土建和安装活动；风力发电设备的研究与开发；售后服务和提供与风场的设计、建设和运营有关的咨询服务。主导产品是包括S77/S70 1500kW机型系列以及上述机型系列的改进和开发成果。预计2010年，年装机能力将达到30万千瓦。

微风发电
微风发电不是梦
科学家曾经梦想能够发明“永动机”，使其一直不停地为人类造福。现实生活中，古老的荷兰风车一直在风中不停地转动，源源不断地为人类发电。今天，开发和利用风电资源已经成为人类共同努力和奋斗的目标。近日，一项领先国际水平的“全永磁悬浮风力发电技术”在广州通过了专家的技术鉴定。
　　微风发电：提高风能利用率
　　 据参与该技术研究的中科院广州能源研究所有关人士介绍，采用“全永磁悬浮风力发电技术”研制的发电机，其内部结构完全由永磁体构成，不带任何控制系统，是我国自主研发的原创新技术成果。经中国科学技术信息研究所查询，目前国内外尚无全永磁悬浮风力发电机的公开文献报道。因此，该技术为国际首创，使风能发电技术取得了关键性的突破。
　　 有关专家向记者介绍说，全永磁悬浮风力发电机的启动风速为１．５米／秒以下、发电风速为２米／秒，可以做到“轻风启动，微风发电”。而传统风力发电机的这两项数值则分别为３．５米／秒、４．２米／秒。这项新技术的问世比传统发电设备所要求的风速大为下降，提高了风能的利用率，增加了发电量，而且节约了发电成本。因此全永磁悬浮风力发电机是传统型风力发电机的替代品和升级换代产品，具有明显的竞争优势。
　　 全永磁悬浮风力发电新技术是由中国科学院广州能源研究所、广州中科恒源能源公司、兰州环优磁机电公司共同研发的。其主要研发者李国坤是我国著名的磁路专家、发明家，从事研究磁悬浮技术已有２８年的历史。他于１９７９年发明了“李氏拉推磁路”，将其用于通讯卫星消旋轴承实验上获得很大成功。这次的风力发电新技术就是采用了李国坤的静磁能论和“李氏拉推磁路”，成功地将全永磁悬浮轴承应用到水平式离网型风力发电机中，使得风力发电机的起动力矩降为国家标准的１／１２左右。
　　 据李国坤介绍，全永磁悬浮风力发电技术使电机的启动风速降为１．５米／秒以下，在占我国国土面积６８％的低风能可利用区和风能较丰富的地区使用该发电机，比传统风力发电机可增加年发电时间１０００小时。如果我国有５０％的风力发电机采用全永磁悬浮风力发电机，由于发电效率和发电时间上的提高，相当于增加了１．１３个三峡水电站的规划总装机容量。若建成１０万ＫＷ的产业基地，每年可形成７亿人民币的销售额，实现利税２．２亿人民币。
　　 磁悬浮技术降低了高额的风电成本
　　 据有关专家介绍，目前除小水电以外，可再生能源发电的成本都高于常规能源，而传统风电的成本约为煤电的１．７倍。中国可再生能源学会风能专业委员会副主任施鹏飞指出，风电产业腾飞的源头是风电机组，只有培育出高质量的风电机组制造业，才能保障风电产业的健康持续发展。他说：“我国生产的风电机组虽然比国外同类型产品成本低约２０％，但我们目前只能够成批生产国外１０年前主流技术的产品，技术差距还在拉大，自主开发新产品的能力更是薄弱，远远不能满足市场需求。２００４年当年国产机组只占１８％，２００５年也只有２８％。”
　　 目前在我国累计的风电市场份额中，进口风电设备占了８２％，而风电设备又占了风电成本的８０％，这也是风电成本偏高的最主要原因，如果继续依靠大量进口设备来发展风电，由于成本难有下降的空间，要想大规模开发和利用风电，显然是不现实的。
　　 全永磁悬浮风力发电技术的问世将使我国的风电设备价格降低成为可能。这项技术可同时满足离网型（小型）风力发电机与并网型（大型）风力发电机的应用，因而使得风电成本大为降低。广州中科恒源能源公司总经理曾智勇算了一笔账：如果将全永磁悬浮风力发电技术用于并网型风力发电机，目前我国装备的风力发电机，进口产品平均单价约１万元／千瓦，国产设备也在８０００元／千瓦左右，这使得风力发电成本居高不下。如果将全永磁悬浮风力发电技术用于并网型风力发电机，设备价格可降低到５０００元／千瓦以下，仅此一项就可为风电市场平均节省１５％的投资。按照国家规划到２０２０年我国风力发电装机容量达到２０００万千瓦计，如果采用这种新技术可为国家减少直接投资３００亿元。
　　 此外，全永磁悬浮风力发电机的磁悬浮轴承，由于结构上完全由永磁体构成、不带任何控制系统、具有成本低、稳定性好、承载力大、运行环境要求低等特点；作为风力发电机的风叶主轴承和发电机轴承，可以大大降低风力发电机的机械阻力、摩擦阻力和风力发电机的启动风速，对比国内先进水平的同型号的风力发电机（未加装全永磁悬浮轴承），可增加发电输出功率２０％左右，并且降低产品的维护费用，和传统的风力发电机相比，还可使风电场运行成本下降５０％左右。这样，可使风电成本控制在０．４元／度以下，与水电、煤电的成本相当。由于风能利用率提高和发电量增加，使发电成本大大降低，投资回报期也相应加快。由于发电时间延长，对电网影响减小（并网型而言）。设备使用寿命可增至２０年以上（原来最多１５年），维护费用也减少。而占地面积小，噪音小因而更符合环保要求。
　　潜在市场期待全永磁悬浮产业化
　　 据专家介绍，我国的风力资源丰富，可开发利用面积占全国总面积的７６％。风电能排在各种新能源的首位，专家测算风电的成本下降空间可达４０％左右，而火电与核电的成本下降空间则十分有限，这给风电的发展带来更大机会。
　　 据记者了解，目前全国还有１０００多个乡，２００００多个村，约３０００万人口无电可用。像边远山区的农牧民、海岛驻军、边防哨所、微波站、气象台站、电视中转台、沿海和内陆湖泊的养殖业用电等等，靠架电线输电显然是不现实的。还有全国各大中小城市风光互补路灯、高速公路风光互补路灯以及城市风光互补景观灯等等，这些都是离网型磁悬浮风力发电机巨大的潜在市场。
　　 如今，风电设备制造行业已经成为一块巨大的利润蛋糕。目前国际风机市场主要被丹麦、意大利、德国等国家控制，美国政府也正在大力推动风机制造业，使其成为本世纪重要基础能源装备产业。近年来我国每年的风电设备进口总额就高达６０亿元。
　　 广州中科恒源能源公司总经理曾智勇说：“我们如果能以较快的速度推进产业化，就可以抢占世界风电设备市场的份额，像电信设备制造巨头深圳华为通讯公司一样走出国门。但如果跟进速度慢了，就可能丢失在这个领域已有的技术优势。”曾智勇认为，目前最重要的，首先是将离网型全永磁悬浮风力发电机迅速推向市场，进行成果的产业化生产；第二是加快开发并网型全永磁悬浮风力发电机。
　　 据中科院广州能源研究所的专家测算，若我国有５０％的风力发电机采用全永磁悬浮风力发电机，由于发电效率和发电时间上的提高，相当于增加了１．１３个三峡水电站的规划总装机容量。若建成１０万ＫＷ的产业基地，每年可形成７亿人民币的销售额，实现利税２．２亿人民币。因此，从经济效益和社会效益的角度来分析，全永磁悬浮风力发电技术都有着广阔的推广应用前景。

垂直轴流体动能转换装置简介（转）
引用位置：
http://www.newenergy.org.cn/html/0085/580817320.html

"垂直轴流体动能转换装置"是一种叶片和回转轴都垂直设置的流体动能转换装置。它可以是风力机，也可以是水轮机。它的特征是它能实现目前国内外所有同类装置中最高的转换效率。　　风力机是一种将风能转换成机械能的装置，风能是一种可再生的最洁净（对环境最无影响）的可应用地域最为广泛的能源，因此，近年来世界各国对于风能的开发利用都在积极投入力量，甚至像英国老牌的壳牌石油公司也投资搞风力发电了，而壳牌石油公司在能源界的名声可是非常显赫的，如此一个老谋深算的石油巨头，忽然涉足风力发电，至少说明了二点，其一是矿物能源并非是取之不尽的，更何况矿物能源向大气层大量排放二氧化碳正受到国际舆论的强力批评，其二是在无污染可再生的能源中，目前最看好的还是风能。事实上，太阳向宇宙空间发射的辐射功率为3.8E23（3.8后面有23个0，下同）kW的辐射值，其中20亿分之一到达地球大气层。到达地球大气层的太阳能，30%被大气层反射，23%被大气层吸收，其余的到达地球表面，其功率为8E13kW。其中７０％是照射在海洋上，于是仅剩下约1.5E17千瓦-小时（度电）投射在人类居住的陆地上，这个数值约为美国１９７８年所消费能６０００倍。能量是不灭的，因此包括照射在海洋上的太阳能，制造了地球大气层内的水汽循环，也就是形成了风、雨、雪，我们已经知道风是风能，雨雪最后形成了水利资源，而人们仅仅只开发了地球上的一小部分水能就足够人类的需要了，由此可见，只要人们再努力一把，更多地开发利用地球上的可再生流体动能，人们就完全可以摆脱对煤、石油、天然气等矿物能源的依赖，完全用上洁净的可再生能源。
　　在风力机中，当前世界上最流行的是水平轴螺旋桨式风力机。人们如今对这种出自欧洲的最古老的风力机作了最先进的现代化武装，使得这种风力机的风能利用率越来越高，单机装机容量也越来越大。然而水平轴螺旋桨式风力机其实并不是一种最好的风力机，因为它有一些致命的缺陷是无法克服的，例如它只能一次截能（风只能通过风力机叶片的扫掠区一次），虽然也有前后各装一组叶片的设计，但由于距离太近，意义不大，因而得不到推广应用。而从理论上讲，风通过与风向垂直设置的水平轴螺旋桨式风力机叶片的扫掠区一次理论上最多只能截获所通过的全部风能59.3%，并且事实上因为包括下述的原因在内的各种原因，它的风能利用率会远低于这个数。1、运行中的叶片只能够利用流体动能中由升力作用而产生的机械能，而不能利用阻力产生的机械能。只此一点就可以知道水平轴螺旋桨式风力机做不到最大限度地截留风能。2、在风场中，在通常的地表状况下，在近地有限高度内风速梯度的曲线弯曲是比较大的，《风力发电》上的一篇文章指出，在水平轴螺旋桨式风力机一般的安装高度范围内，高度每下降5米，风速要降低大约7%，按此计算，对于直径有40米装机容量在500千瓦左右的风力机来说，在风机叶片顶端垂直最高点与垂直最低点，其风速可以相差50%以上，这意味着什么？这意味着在叶片的整个扫描区域中，只有很小一个的区域内的叶片是处在最佳的风能利用状况下，这对螺旋桨式风力机来说是致命的，因为这无法避免，同时这也决定了螺旋桨式风力机的风能利用系数不可能做得很高。3、现今的螺旋桨式风力机的尖速比（Top Speed Ratio）大约在4、5左右，这意味着风力机叶片尖端的线速度是风速的4、5倍，大型的螺旋桨式风力机的叶片回转直径有40米以上，而风能有利用价值的风速通常都在10米/秒以上，单张叶片重达数百公斤甚至一吨以上，物理直觉也能想象，叶片将会受到巨大的离心力的作用，更何况螺旋桨式风力机的叶片的受力模型是一种叫悬臂梁的结构，这是一种内力状况比较差的受力模型，因此对于叶片的材质有非常苛刻的要求。事实上一些先进国家进口的风力机叶片都是碳纤维增强树脂在非常严格的条件下制造出来的，自然价格就极昂贵了，非但如此，叶片还是一种易损品，这一切都要打到发出电的单价成本中去。这个特点一方面限制了螺旋桨式风力机的普及应用，另一方面也表明了再要扩大螺旋桨式风力机的单机装机容量是非常困难的。4、水平轴螺旋桨式风力机必须要有机头、塔架，在风机叶片扫描的区域中的机头、塔架不可避免地会影响风能的充分利用，事实上螺旋桨式风力机在中心附近的风能利用率本来就是较低的，这使得这种风力机本来就有限的截风面积带来了损失，而且这是无法避免的。
　　笔者曾对一种垂直轴式风力机进行了多年的研究（外形请见文末附图），这项研究最早开始于1984年，当时的设计还很简单，直至1995年才基本上形成了今天的构思。我的设计曾请教过国内多位风电事业的权威，至今未见指出本设计存在致命缺陷的意见过。本人也曾因这项设计两次参加了中国风力发电协会召集的全国性会议，一次是在1984年的酒泉，另一次是在2001年的青岛，在青岛会议上本人还公示了介绍这一设计的幻灯片。研究结果表明，垂直轴式的风力机在许多地方要比水平轴式的螺旋桨式风力机更有优越性，以下就几个方面来加以说明。
1、垂直轴式的风力机比水平轴式的螺旋桨式风力机有高得多的风能利用系数。从物理直觉中我们也可以来说明这一点：垂直轴式风力机，顾名思义，它的叶片是垂直设置的，这些叶片环绕着一根同样垂直的轴回转，因此，径向穿过风力机转子的风有两次与叶片交会的机会，这就意味着垂直轴式风力机有两次截取风能的机会，仅这一点就表明垂直轴式风力机有可能更充分地截留风能。
2、本人研究的这一种风力机的叶片具有一种无论叶片在什么相位上它都能具有在这个位置上最大限度地截留风能的能力，这里所说的“最大限度地截留风能的能力”指的是运行中的这种垂直轴式风力机上的叶片，流体动力（升力与阻力的矢量和）在叶片运动方向上的投影有更大的分量，事实上在某些相位上，这流体动力的作用方向甚至是和叶片的运动方向一致的，而这种现象对水平轴螺旋桨式风力机来说是不可能做到的。计算机模拟运行证明，它的风能利用率在理论上可以达到80%以上，实际运行可以预期达到或超过60%（请见文末“模拟运行结果图”），也就是说可以比水平轴螺旋桨式风力机的风能利用率高出50%。因此它的推广应用完全有可能成为人们在利用可再生流体动能的最终解决方案，完全有可能取代当前风靡全世界水平轴螺旋桨式风力机。
3、如前文讲到的风速梯度的问题，这对于垂直轴式风力机则是很容易解决，因为我们只须将垂直的叶片扭转一个角度，就可以做到叶片从上到下都将处在最利于风能的截留，这意味着同样大小的截风面积，垂直轴式风力机可以获得比水平轴螺旋桨式风力机有更大的面积是处于最佳的风能利用状况下，这更进一步地造成了垂直轴式风力机有更高的风能利用系数。
4、垂直轴式风力机可以做成低转速多叶片构造的，这将大大地降低了风力机对于叶片材质的要求。不单如此，垂直轴式风力机的叶片是以简支梁或多跨连续梁的力学模型架设在风力机的转子上的，这不但有利于降低对于风力机材质的要求，而且对于风力机的使用寿命大有帮助。事实上垂直轴式风力机并不要求特殊的材料来制造，完全适于中国民族工业的现实水平。
5、风在通过垂直轴式风力机的转子过程中，除叶片之外，几乎没有任何阻挡物存在，气流非常畅通地通过风力机的转子，这本身就暗示着这风力机的性能良好。
6、本人设计的这一种垂直轴式风力机是一种能够自动适应连续不断地变化的风向风速，甚至风能利用率控制上都能很容易进行实施，大家知道这些对于利用风能来说是很重要的。
7、垂直轴式风力机的叶片（长轴方向）与回转轴都是垂直设置的，这意味着转子在将风能转变成机械能以后，在将机械能转变为电能的过程可以在地面上进行，这就为使将动能转变为电能的过程中间插入一个软调节环节创造可能，所谓的“软调节环节”这里是指缓冲、储能、转变能量形式的操作。近年推出的“兆瓦级双馈异步风力发电机”从根本上解决了恒尖速比风力发电的关键技术，可以不用或者用“软调节环节”作为补充，从而根本上解决了最大限度地利用风能的技术关键。
垂直轴式风力机可以做成小型、中型和大型，单机装机容量可以从数十千瓦到十多兆瓦甚至更大，应用的地域可以从守防海防的孤独的小海岛到广袤的大沙漠大草原。更加上能够高效率地利用风能，垂直轴式风力机高效率的特征不仅使风能的利用更为现实，而且完全有可能取代矿物能源而成为一种符全当前环保理念的绿色能源获取装置。
　　垂直轴式风力机的设计原理除了能用于风能利用外，由于全部理论分析和计算中没有必要也没有计入空气与另一种流体形态“水”的本质性差异，即空气的可压缩性，再加上水与空气的密度相差814倍这一特点，这种垂直轴式风力机的工作原理也就完全可以应用于水力发电，从而成为一种超低水头（只需流速可以不要落差，当然环境的引流势能还是必须要有的）的水轮机，例如将一台垂直轴风力机放到江河中去，如果这台风力机在风速为16米/秒的发电功率是500千瓦，那么同样是这样大的发电功率要求的水流速度是1.713米/秒就够了，这意味着这种垂直轴水轮机可以利用江河这样的地面泾流直接发电，这对利用水力发电是非常重要的。直接利用江河水的流速进行高效率的发电，意味着不用建造大坝水库，这不但保护了生态环境，也防止了人为的水患事件发生。据报道我国每年有70座水库发生不同程度的水患事件。怒江、澜沧江水利资源（流速达到6至7米/秒）的开发就是因为环保问题而至今难以定论，如果能够用这样的水轮机来开发，争论就可以达成共识。这种水轮机对于利用潮汐或洋流发电非常有利，而且对于当今高坝蓄能式水力发电，由于截断原始河道而造成已经被破坏的天然生物洄游也能获得一种非常理想的补救，因为这种超低水头的水轮机可以从水库引水发电并构成一条真正意义上的鱼道，这主要是因为这种垂直轴式超低水头的水轮机的转速很低，以至于它不会对洄游中的生物（鱼）造成伤害，而且引水发电的发电效率甚至不低于高坝发电的效率，因而对于蓄积的水能丝毫没有浪费。中国浙江钱塘江中有一种鲥鱼，味道十分鲜美，肉质十分细嫩，其价值远不是其它鱼种所能比较的，但近数十年来产量大减，虽然人工繁殖了，总不能与天然的相媲美。这种在内地繁殖而生长在海洋中的鱼就是因为新安江水电站的建造而苟延残生的，这种现象在美国也同样存在。如果垂直轴式流体动能转换装置引申开发出来的这种超低水头的水轮机的研制能取得成功经验，这对这些需要靠洄游来繁衍后代的珍稀鱼种实在是一个福音。
　　垂直轴式风力机还能够象螺旋桨式风力机一样可以用于做成一种垂直轴推进器，并且它的高效率在这方面一样可以获得应用，因为流体动能转换装置既然能够把流体动能转换成机械能，自然也就一定能够把机械能转换成流体动能。这样的垂直轴推进器因为效率高因而相同尺寸推进器的推力更大，因为转速低因此将是低噪声的，此外它还有一个螺旋桨式推进器没有的优点，这就是它能够做到使船作零转弯半径掉头转弯，这些特点显然对国防海军很有利。

风力发电机原理
风力发电机原理
风力发电机的风车转动带动什么？这些动能又如何储存，又如何转化为电能？等具体过程带动发电机！一般防止对发电机的损坏（风势过大），前面会有个制动器！不过实际的比较复杂， 电路中还连接着交流器和变流器等！ 电能储存在电容器里！或直接传送去用电器！ 机械能转化成电能是发电机的原理，即闭合电路的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动！电路中就会产生电路，为了区分一般称为感应电流！这种现象称谓电磁感应现象！这种是现象，一般不需要解释！如同发明与发现的区分！为大家送上风力发电机原理图 风力发电机,风力发电机原理 风力发电机是将风能转换为机械功的动力机械，又称风车。广义地说，它是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发动机。　　许多世纪以来，风力发电机同水力机械一样，作为动力源替代人力、畜力，对生产力的发展发挥过重要作用。近代机电动力的广泛应用以及二十世纪50年代中东油田的发现，使风力机的发展缓慢下来。　　70年代初期，由于“石油危机”，出现了能源紧张的问题，人们认识到常规矿物能源供应的不稳定性和有限性，于是寻求清洁的可再生能源遂成为现代世界的一个重要课题。风能作为可再生的、无污染的自然能源又重新引起了人们重视。　　机械连接与功率传递水平轴风机桨叶通过齿轮箱及其高速轴与万能弹性联轴节相连,将转矩传递到发电机的传动轴,此联轴节应按具有很好的吸收阻尼和震动的特性，表现为吸收适量的径向、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。另一种为直驱型风机桨叶不通过齿轮箱直接与电机相连风机电机类型　　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 12500kW 　　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　　根据叶片形式的不同，现有风力发电机分为以下两类：　　水平轴　　世界上目前利用最多的形式，功率最大5MW左右。　　新型垂直轴　　21世纪初由中国、日本、欧洲几乎同时发明的一种新型风力发电机，有别于最早的垂直轴风力发电机（达里厄型），效率高于水平轴风力发电机，无噪音和转向机构，维护简单。已成为欧美市场中小型风力发电机的首选。世界上目前最大功率是由上海模斯电子设备有限公司（MUCE）生产的50千瓦垂直轴风力发电机，日本最大功率30千瓦，英美国家生产的功率在1千瓦到10千瓦之间。　　最近，国内外多家公司提出了建造超大型垂直轴风力发电机的计划（10MW），此项计划得到落实后，由于成本远低于目前的风力发电机，必将逐步取代水平轴风力发电机，成为世界新能源的主力军！ 　　中国风力发电机发展情况　　2007年，全球风力发电的累计装机容量已达9.41万兆瓦，比上一年的7.42万兆瓦增加27%。2007年，中国风电装机为605万千瓦，提前3年实现2010年的规划目标；2001年到2007年的6年间，中国风电装机增长了14倍；仅2007年一年，中国风电装机就增加344.9万千瓦，比中国风电有史以来的累积总量还多。随着风电产业的高速发展，风电设备供不应求。　　2006年，中国共有风电机组6469台，其中兆瓦级机组占21.2%，2007年，这个比例跃升为38.1%，提高了16.9个百分点。　　近年来，新兴市场的风电发展迅速。在国家政策支持和能源供应紧张的背景下，中国的风电特别是风电设备制造业也迅速崛起，已经成为全球风电最为活跃的场所。2006年全球风电资金中9%投向了中国，总额达16.2亿欧元（约162.7亿元人民币）。2007年，中国风电装机容量已排名世界第五。　　中国巨大的风电市场以及廉价的劳动力成本，吸引了大量国外风电巨头纷纷在中国设厂，或采取与国内企业合资的方式，生产的产品都被贴上了中国制造的标签。中国制造的风电设备产品占据越来越大的市场份额，风机产品正在经历一个由全球制造向中国制造的转变。