风电设备最新科研看点

电力18讯：    记者：杨晓蔚  

　　随着研究的不断深入，风电设备研制技术不断提高。在追求提高风机发电效率、降低产品造价的过程中，几项最新的技术趋势开始显现出来。这些趋势包括：

　　风电机组的单机容量不断增大。大功率机组不仅能够大大降低风力发电的单位功率造价，而且可以显著提高转换效率，降低风电场运行维护成本，从而提高风电的市场竞争力。

　　在20世纪90年代，额定功率为600千瓦的风机占据主流，到2000年以后，基本上以兆瓦级以上的风机为主。例如2002年平均单机容量达到1400千瓦，到2005年，兆瓦级以上单机装机容量约占当年整个装机容量的75%，其中有不少2000千瓦以上的机组。据笔者了解，目前投入运行的最大单机容量机组是6000千瓦风电机组，其塔身高近200米，风轮直径127米。此外，1万千瓦风电机组也进入研发阶段。

　　变速变桨技术机组发展迅速。随着风电机组单机容量的增大，原来普遍采用的恒速恒频技术的风机面临着难以逾越的技术挑战。因为容量越大，恒速风机承受的载荷越大；巨大的载荷被传导给主轴和齿轮箱、电机等设备，容易引起设备损伤。因此，可适应很大风速变化范围的变速恒频风机，逐渐成为主流机型。

　　另外，变桨距功率调节方式具有载荷控制平稳、安全、高效等优点，近年来在大型风电机组上得到了广泛应用。因此，自2006年以后，变速变桨的设计开始成为主流技术。

　　直驱式风机的市场份额迅速扩大。传统风机的增速传动是由齿轮箱完成的。一般齿轮箱重达十几吨至几十吨，整个机舱距地面几十米至一百多米高，一旦出现故障，不仅维修困难，而且维修费用也很高。齿轮箱是风力发电机的故障高发部位，随着风电机组单机功率的不断提高，其高故障率和寿命局限成为风电运行的一大瓶颈。而直驱式机组由于不再使用齿轮箱，而具有结构简化、可靠性强、可根据风速改变风轮转速、对电网谐波影响很小等特点。因此，无齿轮箱的直驱式风电机组已成为当今风力发电的首选。

　　不过，直驱式风电机组技术要求高，单机结构体积和重量大，成本高。因此，如何降低直驱式风机的成本，仍然考验着厂商智慧。

　　全功率变流技术兴起。近年来，欧洲发展和应用了全功率变流的并网技术，使风轮和发电机的调速可在0～150%的额定转速范围内实现，提高了风能的利用范围，改善了向电网供电的电能质量。因此，全功率变流技术已成为今后大型风电场建设的一种新模式。