大规模利用风能、太阳能等可再生能源已成为世界各国的重要选择。2005年2月全国人大审议通过了我国第一部《可再生能源法》，预示着我国可再生能源将进入一个快速发展时期。风能是可再生能源中发展最快的清洁能源，也是最具有大规模开发和商业化发展前景的发电方式，前景十分看好。
一、世界风电发展
1.世界风电工业高速发展
近年来，风电发展不断超越其预期的发展速度，而且一直保持着世界增长最快的能源的地位。1998～2004年的7年中，全球风电装机容量年平均增长率达到30.46%。就2004年而言，全球有超过8321MW的新增装机容量并入电网系统。截至到2004年12月，全球风电装机容量达到47616.4MW（见图1），风力发电量已经占到世界总电量的0.5%。欧洲风能协会和绿色和平组织在近期的一份报告中，用详实的数据和精辟的分析描述了未来世界风力发电的情景，向世人展示了风力发电已成为解决全球能源问题不可或缺的重要力量。报告指出，到2020年风力发电将占世界电力总量的12%,届时世界风电的装机容量将达到1231000MW，发电量约为30000亿kWh。
德国是目前风电装机容量最大的国家，截止到2004年12月，已装机容量达16628.8MW，其发电量已达到全国总电力需求的6.2％,占全世界风力发电总量的33％以上。印度2004年底累计风电装机容量达到2985MW，在风能利用规模方面排世界第5位。中国2004年底累计风电装机容量达到764MW，居世界第10位。各国风电累计装机容量及比例如图2所示。
2.风电成本逐年降低
尽管风电成本受很多因素的制约，但其发展趋势是逐渐降低的。随着风电技术的改进，风电机组越来越便宜和高效。增大风电机组的单机容量就减少了基础设施的费用，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。风电机组可靠性的改进也减少了运行维护的平均成本。
单就过去5年而言，风电的成本已经下降了20％。在一些平均风速7m/s的地方，每kW装机成本为700欧元时，风电便可以与燃气发电竞争。
根据丹麦RISφ国家研究实验室对安装在丹麦的风电机组所进行的评估,从1981～2002年间，风电成本由15.8欧分/kWh下降到4.04欧分/kWh，预计2010年度电成本下降至3欧分/kWh，2020年降低至2.34欧分/kWh。
3.海上风电悄然兴起
海上有丰富的风能资源和广阔平坦的区域，使得近海风电技术成为近来研究和应用的热点。多兆瓦级风电机组在近海风电场的商业化运行是风能利用的新趋势。到2003年末，围绕欧洲海岸线，海上风电总装机600MW，集中在丹麦、瑞典、荷兰和英国。目前最大的海上风电场是位于丹麦南海岸的Nysted风电场，容量为165.6MW，由72台Bonus2.3MW海上风电机组组成，于2003年12月开始发电。预计到2010年，欧洲海上风电的装机容量将达到10000MW。
二、世界风电技术现状与发展趋势
风力发电技术主要分为风能资源评估与预测、风力发电装备制造技术、风电机组测试、近海风电技术、风电对公共电网的影响等几个方面。
1.风能资源的评估与预测
国外已对风能资源的测试与评估开发出很多先进的测试设备和评估软件，在风电场选址，特别是微观选址方面已经开发了商业化的软件。如丹麦RISφ国家研究实验室开发的用于风电场微观选址的资源分析工具软件——WASP；美国TrueWind Solutions公司开发的MesoMap和SiteWind风能资源评估系统等。在风电机组布局及电力输配电系统的设计上也开发出了成熟软件。国外还对风力机和风电场的短期及长期发电预测做了很多研究，精确度可达90%以上。
2.风力发电装备制造技术
（1）单机容量继续稳步上升。20世纪80年代生产的旧式机组单机容量仅为20kW～60kW，而今天在风电市场上销售的商业化机组容量一般为600kW～2,500kW。目前单机容量最大的风电机组是由德国Repower公司生产的，容量为5MW，叶轮直径达130m，安装在120m高的塔架上。预计2010年将开发出10MW的风电机组。
（2）大型风电机组的典型结构。目前大型水平轴风力机主要有定桨距失速型和变速变桨距型。对变速变桨距型风电机组，从风轮到发电机的驱动方式又可分为3种：一种是通过多级增速箱驱动双馈异步发电机，简称为双馈式。第二种是风轮直接驱动多极同步发电机，简称为直驱式（或无齿轮箱式）。直驱式风力机具有传动链能量损失小、维护费用低、可靠性好等优点，在市场上正在占有越来越大的份额。第三种是单级增速装置加多极同步发电机技术，简称为混合式。混合式设计旨在融合双馈式和直驱式机组的优点而避免其缺点。芬兰WinWinD公司已开发出容量1.1MW，叶轮直径56米的混合式风电机组。
（3）大型风电机组的功率调节方式。大型风电机组的功率调节方式主要有失速调节和变桨距调节两种。失速调节是在转速基本不变的条件下，风速超过额定值后，叶片发生失速，将输出功率限制在一定范围。失速调节的优点是叶片与轮毂之间没有运动部件，不需要复杂的控制程序；其缺点是风电机组的性能受叶片失速性能的限制，起动风速较高，在风速超过额定值时发电功率有所下降，同时需要叶尖刹车装置。
变桨距调节是沿桨叶的纵轴旋转叶片，控制风轮能量吸收，以保持一定的输出功率。变桨距调节的优点是机组起动性能好，输出功率稳定，机组结构受力小，停机方便安全；缺点是增加了变桨距装置，增加了故障几率，控制程序比较复杂。
两种控制方式各有利弊，各自适应不同的运行环境和运行要求。从目前市场情况看，变桨距调节方式将逐渐取代失速调节方式。
（4）大型风电机组的运行控制方式。目前市场上的失速型风电机组一般采用双绕组结构（4极/6极）的异步发电机，双速运行。在高风速段，发电机运行在较高转速上，4极电机工作；在低风速段，发电机运行较低转速上，6极电机工作。双速运行的好处是控制简单，可靠性好。缺点是由于转速基本恒定，而风速经常变化，因此风力机经常工作在风能利用系数（Cp）较低的点上，风能得不到充分利用。
变速运行的风电机组一般采用双馈异步发电机或多极同步发电机。双馈电机的转子侧通过功率变换器（一般为双PWM交直交型变换器）连接到电网。该功率变换器的容量仅为电机容量的1/3，并且能量可以双向流动，这是这种机型的优点。多极同步发电机的定子侧通过功率变换器连接到电网。该功率变换器的容量要大于等于电机的容量。
变速运行风电机组通过调节发电机转速跟随风速变化，能使风力机的叶尖速比接近最佳值，从而最大限度的利用风能，提高风力机的运行效率。
3.近海风电技术
在海上的大型风电机组由于对噪音的要求较低，采用较高的叶尖速度可降低机舱的重量和成本。国外除对海上风电机组根据海上特点进行特别设计和制造外，对海上风电场的建设做了很多工作，包括对海上风电场的风能资源测试评估、风电场选址、基础设计及施工、风电机组安装等做了深入研究，开发出专门的海上风能资源测试设备及安装海上风电机组的海上安装平台。
三、我国风电发展现状
1.我国风电市场快速发展
我国风能资源储量丰富，据初步估算，我国陆上离地面10m高度层的风能资源总储量为32260000MW，可开发量为2530000MW；近海（水深不超过10m）区域，离海面10m高度层的风能储量约为7500000MW。因此从宏观上看，我国具备大规模发展风力发电的资源条件。
截止到2004年底，我国累计安装风电机组1292台，累计装机容量已经达到764MW。共有43个风电场。分布在14个省（市、区）。与2003年累计装机567MW相比，2004年累计装机增长率为34.7％。2004年新增风电机组250台，装机容量197MW，新增4个风电场。与2003年当年新增装机98MW相比，2004年当年新增装机增长率为101％。预计2005年并网风电装机将达到1000MW, 2010年的发展目标是3000MW，2020年达到20000MW。
2.我国风电技术发展状况
风电技术发展的核心是风电机组及其部件的设计制造技术。主要成果有：
（1）600kW、750kW定桨距失速型风电机组的产业化。
我国目前已经掌握了600kW定桨距失速型风电机组的总装技术和关键部件，如叶片、电控、发电机、齿轮箱等的设计制造技术，并初步掌握了机组总体设计技术。600kW失速型风电机组及其主要部件如电气控制系统、叶片等实现了国产化批量生产。图3是“九五”攻关重要成果——600kW失速型风电机组控制器。
750kW失速性风电机组的产品化攻关工作也有了初步成果。
（2）1.2MW直驱式变速运行风电机组研制。该课题采取和国外公司合作设计，在国内采购生产主要部件组装风电机组的方式进行。第一台样机已于2005年5月投入运行，国产化率25％；第二台样机计划于2005年9月投入运行，国产化率超过90％。
（3）1兆瓦双馈式变速运行风电机组研制。
该课题完全立足于自主设计，技术方案采取双馈发电机、电流变换器、多级增速箱、变桨距、变速技术。其中电流变换器是系统中的核心部件之一，目前已研制成功300KVA交直交四象限运行变流器及其控制装置（用于控制1MW双馈发电机），如图4所示。另外，研制出的兆瓦级变速恒频风电机组多功能缩比模型，填补了我国大型风电机组实验室地面试验、仿真测试设备的空白。
1兆瓦双馈式变速运行风电机组计划于2005年下半年投入运行。
（4）大型风电场集群监控技术。目前已掌握大型风电场上百台风力机群的集群监控技术和异地远程监控技术。可以实时监测风电机组的运行状态，具有故障报警、自动生成数据报表、风速-功率曲线绘制等功能。能够实现在异地对风电场的监测和有效管理。
四、大规模发展风电面临的问题与挑战
（1） 风力发电装备制造技术。大型风电机组的设计与制造一直是风电发展的核心推动力。我国在兆瓦及数兆瓦级风电机组的整体设计、整机组装关键技术研究及关键部件的设计制造技术等方面还存在很大不足。加强对引进大型风电机组技术的消化吸收，开发具有自主知识产权的兆瓦级变桨距变速风电机组技术，在风电机组的总体设计、整机轻量化、主要部件制造等方面提高自主开发和制造能力。
（2）风电场开发技术。发展大规模的风电场，通过规模效应降低风电成本是风电产业发展的重要途径。我国对风电场微观选址和优化设计等缺乏系统研究，出现过风电机组安装完毕后因发电量低，又不得不更改安装位置的情况。风电场除风电机组根据地形和风能资源情况布局外，和电网、气候等因素都有密切关系。进行风电场微观选址和优化设计研究将为我国大规模开发风电提供条件。
（3）标准与规范建设。风电标准与规范建设是非常重要的。掌握风电机组的关键测试技术，完善风电机组测试能力和标准，建立风电产品认证体系，是保证产品质量、使我国的风电机组进入国际市场的基础，对规范风电市场、提高风电机组的性能将起到重要作用。
（4）近海风电技术的研发。近海风电是未来风电发展的重要方向。对近海风能资源的测试与评估、海上风电场的场址选择、海上风力机载荷计算、海上风电机组基础建设、海上风电机组的安装与运行维护、海上风电机组的并网与电能输送、部件耐腐蚀性能研究等，是今后大规模发展近海风电需要解决的重要课题。
（5）风能利用的基础理论研究。风电似乎是一种简单的技术，其实在高耸、轻盈的塔架和徐徐旋转的叶片背后，是承受复杂相互作用的轻型材料、空气动力学的设计和智能化的电子控制系统。风能的广域分散性、随机性和能量的低密度性，使得如何最大获取风能并高效地转换为电能需要解决一系列关键的基础问题。我国对这一方面的基础研究还很不够，是造成风电机组的系统设计障碍的主要原因。
（6）恶劣环境对风电机组的影响。在风电机组的设计和控制时，还必须考虑我国风电系统应用环境条件的特殊性，如北方的低温和风沙问题，南方的台风、潮湿和盐雾腐蚀问题等。另外，雷击是自然界中对风电机组安全运行危害最大的一种灾害。采用合理的防雷技术是减少雷击危害的必要措施。
（7）大型风电场与公共电网相互影响。风力发电能够顺利并入一个国家或地区电网的电量，主要取决于电力系统对供电波动反应的能力。当大规模的风电并入电网以后，风电与电网之间的相互影响及相互作用规律需要进一步研究。电网接纳风电的能力已经成为风电大发展的瓶颈。研究风力发电系统与公共电网相互影响与制约规律，对保障风力发电系统和公共电网安全稳定以及提高运行可靠性具有重要意义。