并網(wǎng)型風(fēng)電機技術(shù)

近年來(lái)世界風(fēng)力發(fā)電發(fā)展十分迅速，每年其容量以30%的速度遞增。1998年世界風(fēng)力發(fā)電裝機容量為9839MW，比1997年增加了29.6%。1999年4月世界風(fēng)力發(fā)電裝機容量已突破了10000MW。目前世 界市場(chǎng)上風(fēng)電機主要的調節技術(shù)有：定槳距調節風(fēng)電機技術(shù)，變槳距調節風(fēng)電機技術(shù)，主動(dòng)定槳距調節技術(shù)，變速恒頻四種。由于陸上風(fēng)電機受運輸、安裝等條件限制，單機容量2MW是風(fēng)電機發(fā)展的極限，這主要是因為風(fēng)電機容量達到2MW后，槳葉長(cháng)度將達60-70m，陸上運輸極為困難，安裝用的吊車(chē)容量將超過(guò)1200-1400t。這種容量的吊車(chē)，除了在歐美等發(fā)達地區外，其余地區基本沒(méi)有。同時(shí)，在西歐等發(fā)達地區，人口較稠密，安裝風(fēng)電機的地點(diǎn)受到較大限制，人們將大力發(fā)展海上風(fēng)電場(chǎng)。目前，我國僅掌握定槳距失速調節型風(fēng)電機技術(shù)，這類(lèi)風(fēng)電機的容量可以擴大到750kW，另外三種技術(shù)均沒(méi)有涉及。我國風(fēng)電機技術(shù)開(kāi)發(fā)仍處于較低水平。  

近年來(lái)世界風(fēng)電機發(fā)展十分迅速，每年其容量以30%的速度遞增。據最新統計資料，1998年全世界風(fēng)電機裝機容量為9839MW，比1997年的7588MW增加29.6%。1999年4月全世界風(fēng)電機裝機容量已突破10000MW  

目前世界市場(chǎng)上風(fēng)電機主要的調節技術(shù)  

1.1 家槳距調節風(fēng)電機技術(shù)(Stallregulation)  

這種技術(shù)就是所謂的典型丹麥風(fēng)電技術(shù)的核心，其基本原理是利用槳葉翼型本身的失速特性。其優(yōu)點(diǎn)是：調節簡(jiǎn)單可靠，控制也可大大簡(jiǎn)化；其缺點(diǎn)為：槳葉、輪轂、塔架等主要受力部件的受力增大。  

現在國際上600kW以F的機組，大部分仍在使用該項技術(shù)，如MFG-MICON、BONUS、NORDEX等著(zhù)名廠(chǎng)商都采用該項技術(shù)。  

1.2 變槳距調節風(fēng)電機技術(shù)(Pitchregulation)  

主要代表為Vestas。  

變槳距調節的主要優(yōu)點(diǎn)為：槳葉受力較小，槳葉可以做得比較輕巧，風(fēng)電機的結構部件都可以做得比較輕巧；其缺點(diǎn)為：結構復雜。  

1.3 主動(dòng)定槳距調節技術(shù)(Activestallregulation) 

這種調節方法是前述二種方法的組合。目前，國際上幾大風(fēng)電機制造商，如MFGMICON、BONUS等，在大于600kW風(fēng)電機上均采用此種技術(shù)。這種調節方法的主要好處是：具有定槳距調節方法的特性，輸出功率變化較小、輪平穩。  

1.4 變速恒頻(Viarablespeed)

這種調節方式從理論上說(shuō)是最優(yōu)化的調節方式。目前使用這種技術(shù)的制造商主要是德國的Enercon、荷蘭的Largeway。  

這種調節方法可以在輸出功率低于額定功率之前使效率達到最高。但當輸出功率大于額定功率，即風(fēng)速大于額定風(fēng)速后，其調節方式與變槳距方式相同。恒頻裝置價(jià)格昂貴，是這種技術(shù)只在德國大量使用，而其它國家很少采用的原因。  

2 當前世界風(fēng)電機技術(shù)發(fā)展的主要趨勢  

由于陸上風(fēng)電機受運輸、安裝等條件的限制，單機容量2MW是風(fēng)電機發(fā)展的極限，這主要是因為風(fēng)電機容量達到2MW后，槳葉長(cháng)度將達到60-70m，陸上運輸極為困難，安裝用的吊車(chē)容量將超過(guò)1200-1400t。這種容量的吊車(chē)，除了在歐美等發(fā)達地區(也僅有有限的幾臺)外，其余地區基本沒(méi)有。同時(shí)，在西歐等發(fā)達地區，人口較稠密，安裝風(fēng)電機的地點(diǎn)受到較大的限制，人們很自然地把眼光放在海上風(fēng)電場(chǎng)。為了適應海上風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)展，歐盟于1999年6月在阿姆斯特丹發(fā)布2000-2010年能源白皮書(shū)，其中將開(kāi)發(fā)3-5MW容量等級的風(fēng)電機作為工作重點(diǎn)之一。  

歐洲許多大學(xué)、研究所、制造廠(chǎng)商紛紛推出各種新型海上風(fēng)電機概念，其中最受廣泛注意的是綜合以下技術(shù)的風(fēng)電機：3槳葉，下風(fēng)向；無(wú)變速箱；多極發(fā)電機與風(fēng)輪直聯(lián)；翼型塔架(對風(fēng)系塔架)；調向系統在塔架底部；變速恒頻等。  

3-5MW海上風(fēng)電機的主要特點(diǎn)為：運輸問(wèn)題可以通過(guò)海上直接運輸(制造廠(chǎng)設在海邊)，安裝時(shí)可以通過(guò)大容量海上浮吊來(lái)解決。海上浮吊的容量大，超過(guò)1500t的浮吊比較普遍。  

通常，陸上風(fēng)電場(chǎng)的成本構成為：風(fēng)電機約占70%，基礎設施(基礎電網(wǎng)、道路等)約占30%。而海上風(fēng)電場(chǎng)的成本構成為風(fēng)電機約占30%，基礎設施(基礎、海底電纜等)約占70%。但海上風(fēng)電場(chǎng)由于風(fēng)力資源好，每年發(fā)電量可比陸上風(fēng)電場(chǎng)高出50%。同時(shí)，大容量的海上風(fēng)電機由于采用上述新技術(shù)，其成本下降，運行可靠性增加，運行成本降低，這樣就可以做到發(fā)電成本等于或低于陸上風(fēng)電場(chǎng)。  

3我國當前風(fēng)電機技術(shù)發(fā)展現狀及差距  

我國當前風(fēng)電機技術(shù)開(kāi)發(fā)現狀為：具有自主知識產(chǎn)權的200kW／250kW風(fēng)電機在國家科技部的支持下已開(kāi)發(fā)成功。  

該機組的開(kāi)發(fā)成功，標志著(zhù)定槳距失速調節型風(fēng)電機在技術(shù)上獲得成功。這種類(lèi)型風(fēng)電機的容量可以擴大到750kW。  

除此之外，新疆風(fēng)能總公司引進(jìn)德國Jacobs600kW技術(shù)(也是定槳距失速調節型)，正在進(jìn)行部件國產(chǎn)化工作。第一批2臺，國產(chǎn)化率達到40%(包括塔架、機艙)，正在進(jìn)行發(fā)電機、齒輪箱、控制器的國產(chǎn)化工作。  

兩家合資公司(西航發(fā)-Nordex和洛拖-MADE)正在引進(jìn)300kW／600kW風(fēng)電機技術(shù)，都是定槳距失速調節的風(fēng)電機。  

我國在80年代中期曾開(kāi)發(fā)過(guò)變距調節的20kW、30kW、40kW和50kW風(fēng)電機。由于當時(shí)我國機械基礎水平和調節控制水平較低，開(kāi)發(fā)出來(lái)的機組可靠性差，尤其是變距系統故障率高，機組常發(fā)生故障，到80年末基本上都停運，沒(méi)有形成產(chǎn)業(yè)化。  

4結束語(yǔ)  

我國風(fēng)電機技術(shù)開(kāi)發(fā)仍處于較低的水平。目前世界上流行的幾種風(fēng)電機技術(shù)，我國只掌握了一種。另外三種技術(shù)，即主動(dòng)失速調節、變槳距調節和變速恒頻調節均沒(méi)有涉及，更不用說(shuō)容量達到3-5MW的海上風(fēng)電機了。從當前世界發(fā)展趨勢來(lái)看，容量小于750kW的風(fēng)電機尚可使用定槳距失速調節技術(shù)，容量大于750kW的風(fēng)電機大多采用主動(dòng)失速調節、變槳距調節和變速恒頻調節技術(shù)。因此，我國在“十五”期間應開(kāi)展這些技術(shù)的攻關(guān)。