风电技术逐渐突破环境限制

 

　　近日，由湘电风能有限公司制造的国内陆上单机容量最大风电机组———5兆瓦永磁直驱型风电机组，在国网冀北电力有限公司建设运营的国家风光储输示范电站成功并网运行，将为冬奥会绿色清洁用电提供有力支撑。

 

　　据了解，这台机组是目前我国安装作业海拔最高、设备运行方式最为完善、直接投入风场建设运行最大的风机，对加快我国新能源设备升级换代、推广先进的新能源技术将发挥积极作用。

 

　　目前，我国主流风机单机容量多为1.5兆瓦，这台新投运的“巨无霸”单机容量为主流风机单机容量的3倍多。这台风机每转一圈可以发电6千瓦时，机组每天最高发电量可达12万千瓦时，能满足上万家庭日常用电需求。

 

　　该风机主要由塔筒、机舱、发电机及叶轮4部分组成，总高度100米，设备总重量743吨，叶片长度62米，最大扫风直径达到128米。该机型具有自身耗电量小、低风速下发电量大、抗扰动能力强、单位造价低、经济性能高、节约用地等特点。为了解决大功率风电机组的不稳定性问题，这台机组还搭配了清洁能源智能稳定接纳系统，能自动控制功率分配和设备智能启停。

 

　　“我国风电技术发展趋势与世界趋于一致，同时我国又具有自身的特点。

 

　　高海拔区域风电技术逐渐突破。高海拔　 地区空气稀薄，风功率密度低，电机绝缘性能较差，电机散热不良。相比低海拔区域，高海拔区域风机建设、运营以及维护面临更大挑战。”司纪鹏说，鉴于高海拔区域具有较好的风力资源，我国相关科研机构、政府部门以及企业联合技术攻关，已经在云贵高原、青藏高原等高海拔地区建设并运营风电项目，推动了技术进步。

 

　　目前，我国风电机组叶片长度不断增加，关键零部件故障率不断降低，风电机组可靠性能日趋提升。随着我国风电装机规模不断扩大，新型技术有望继续出现，同时成本将有望继续降低。

 

　　多种技术路线争相升级

 

　　“风电大规模装机将带来一系列技术和管理问题，都急需行业政策的进一步深入完善和提高技术手段来解决，急需自主创新来解决同行业竞争压力升温、不断降低成本、盈利模式逐渐转变等问题，这些均是在未来几年对风电开发商及制造商的巨大挑战。”华仪风能有限公司总经理吴展介绍说。

 

　　近年来，我国新增风电装机单机容量呈逐年上涨态势，1.5兆瓦机型已经逐渐被2兆瓦机型取代成为基本机型。

 

　　首先，直驱式技术得到推广。直驱风机可有效减少风机运行故障，而且具备高效率、低噪音以及高寿命等优点。在2013年新增大型风电机组中，永磁式直驱式风电机组约占33%。我国低风速的三类风区占到全部风能资源的50%左右，直驱式风机具有较大的发展空间。

 

　　其次，变桨变速功率调节技术得到广泛应用。变桨距功率调节方式具有载荷控制平稳、安全和高效等优点。风机采用变桨距技术后，可通过改变桨距角　 获取风机需要的转矩，即调整桨距角予以改变气流对叶片的攻角，从而改变风电机组对空气动力的获取，保持功率稳定，或提高风能利用效率。变速恒频技术允许风机转速变化，而输出频率保持稳定，通常与变桨距技术联合应用。目前，我国安装的风电机组全部采用了变桨变速恒频技术，而且2兆瓦以上风电机组大多采用三个独立的电控调桨机构，通过三组变速电机和减速箱对桨叶分别进行闭环控制。

 

　　再次，全功率变流技术得到应用。全功率变流技术是指在发电机定子与电网之间接入变频器，发电机电流经过整流、逆变后成为与电网电压以及频率相同的电力。全功率变流技术在发电机故障时可进行无功输出，维持电压稳定。此种技术可较好解决低电压穿越问题，实现与电网友好型发展，是风电技术发展的一种趋势。