风力发电的发展趋势

    风力发电近年来技术发展趋势从早期的失速调节向变速变桨恒频发展；传动技术从有齿轮箱的结构发展到直接驱动。    (1)单机从小容量向大容量发展    目前，我国风电场运行的主力机组大都是600（或660）kW级的风力发电机，但从国外发展情况来看，兆瓦级大型风力发电机组已是欧美各国制造厂竞相发展的方向，1～2MW机组技术上已成熟，并投入商业化运行，在实际应用中日益普及。风电单机容量的增大有利于提高风能利用效率，降低单位成本，扩大风电场的规模效应，减少风电场的占地面积的应用。    (2)定桨矩向变桨矩、变速恒频发展    风能是一种能量密度低、稳定性较差的能源。由于风速、风向随机变化，引起叶片攻角不断变化，导致风电机组的效率和功率的波动，并使传动力矩产生振荡，影响电能质量和电网稳定性。随着风电技术的发展，现在许多风电机组采用了变桨矩调节技术，其叶片的安装角可以根据风速的随机变化而改变，气流的攻角在风速变化时可保持在一个比较合理的范围内，从而有可能在很大的风速范围内保持较好的空气动力学特性，获得较高的效率，特别当风速在大于额定风速条件下，仍可保持输出功率的平稳。在变桨技术的基础上，又发展了变速恒频技术，使风机的转速可以随风速的变化而变化，进一步提高了风电机组的频率。    (3)风力发电成本由高到低    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。    (4)陆上风电向海上风电发展    随着风电的发展．风电场规模和单机容量越来越大，加上陆上风电场受环境因素的制约，人们很自然把目光放到海上风电场。一般认为20MW是陆上风电场发展的极限。巨型风电机的桨叶长度将达到60～70m，陆上运输极为困难，安装用的吊车容量将超过1200～1400t。大部分地区不具备这个条件。因噪声和庞大的体积使陆上选址及运输遭遇很大困难。而这些问题对于海上风电来说相对比较容易解决，海上运输方便且超过1500t的浮吊已比较普遍，更重要的是，海上风速大且稳定，年平均利用小时可达3000 h以上，年发电量可比陆上高出50%。    (5)新方案和新技术不断出现    在功率调节方式上，变速恒频技术和变桨距调节技术将得到更多的应用；在发电机类型上，控制灵活的双馈型发电机和设计简单的永磁发电机将成为风力发电的新宠；在励磁电源上，随着电力电子技术的发展和新型变换器的不断出现，变换器性能将得到不断地改善；在控制技术上，计算机分布式控制技术和新的控制理论将进一步得到应用；在驱动方式上，无齿轮箱系统的直接驱动技术将更加吸引人们的注意。    (6)结构设计向紧凑、柔性、轻盈化发展    随着风电机组单机容量的不断增大，为了便于运输和吊装，要求机组在结构设计上做到紧凑、柔性和轻盈化，特别是其顶部的结构设计。如充分利用高新复合材料的叶片加长风机叶片长度；省去发电机轴承，发电机直接与齿轮箱相连，直接置于驱动系统，从而使转矩引起振动最小，采用变速箱系统，将多极发电机与风轮直接相连；调向系统放在塔架底部；整个驱动系统被置于紧凑的整铸框架上，使荷载力以最佳方式从轮毂传导到塔筒上等。各风电机制造商都在结构设计的紧凑、柔性、轻盈化方面做了大量工作。