刘立功

风电技术现状

　　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.能资源的评估与预测

　　国外已经对风能资源的测试与评估开发出许多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软件。如丹麦RIS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TureWind 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的软件。国外还对风力机和风电场的短期及长期发电预测作了很多研究，精确度可达90%以上。

2.风力发电装配制造技术

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。单机容量增大后的直接好处是能以数目较少的风电机组完成相同的发电量，从而节省土地使用面积。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。对容量在2MW以上的机组欧洲主要考虑在海上安装。

2)风轮输出功率控制方式有失速调节和变桨距调节两种

　　失速控制是在转速不变的条件下，风速超过额定植后，叶片发生失速，将输出功率限制在一定范围内。失速控制的优点是叶片与轮毂之间没有活动部件，不需要复杂的控制程序，在失速过程中功率波动小；其缺点是风力发电机组的性能的限制，启动风速较高，在风速超过额定值时发电功率有所下降，同时需要叶间刹车装置，机组动态负荷较大。
 
　　 变桨距调节是沿桨叶的纵轴旋转叶片，控制风轮的能量吸收，保持一定的输出功率，变桨距调节的优点是机组启动性能好，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，采用变桨距调节的风电极组较多。

3)无齿轮箱系统的市场份额迅速扩大
 
　　 齿轮传动不仅降低了风电转换效率和产生噪音，更是造成机械故障的主要原因，而且为减少机械磨损需要润滑清洗等定期维护。采用无齿轮箱的直驱方式虽然提高了电机的设计成本，但却有效的提高了系统的效率及运行可靠性。在德国2004年所安装的风电机组中，就有40.9%采用了无齿轮箱系统。

3.风电机组测试技术

　　德国、丹麦、荷兰、美国、希腊等国家对风电机组的设计和测试技术都做过很多研究，制定了国际标准，建立了认证体系，并都有自己的检测机构，其他国家的产品只有通过其检测才能进入。我国对风电机组的测试技术做过一定研究，但不系统。

4.风电与电网

　　风力发电能够顺利并入一个国或地区电网的电量，主要取决于电力系统对供电波动反应的能力。变化不定的风力给电网带来的问题，远比怀疑论者估计的低。很多涉及到现代欧洲电网系统的评估表明，电网系统中风电容量占20%并不存在技术问题。但是，当大规模的风电并入电网后，风电与电网间的相互影响及相互作用规律还是需要进一步研究。

风电技术发展趋势
 
　　 随着风电工业的不断发展，风电技术和风电系统也在不断的发展，以满足其自身技术，应对风速变化、成本、环境以及稳定运行等各方面的要求。其主要趋势包括以下几个方面:

1.主要发展水平轴风力机

　　垂直轴的主要优点是全风向、变速装置及发电机可以置于地面,  但其主要缺点是轴距过长，风能转换效率不高。目前主流风力机都采用水平轴设计，其优点是风能转换效率高，传动轴距短。对大型风电机组来说经济性更好。其缺点是需要根据风向调节机舱的位置，需要有对风装置。同时由于变速装置及发电机布置在塔架顶端，增加了塔架的投资和安装维护的难度。

2.从风轮到发电机的新型驱动方式
 
　　 目前从风轮到发电机的新型驱动方式主要有三种:一种是通过齿轮箱多级变速驱动双馈异步电机，简称双馈式，这是目前市场上的主流产品。第二种是风轮直接驱动多级同步发电机，简称为直驱式。直驱式风机具有节约投资，减少传动链损失和停机时间，以及维护费用低，可靠性好等优点，在市场上正占有越来越大的份额。但直驱发电机体积大而笨重。第三种是单级增速装置加多级发电机技术，简称为混合式。混合式单级增速装置以提高发电机转速，但速度低于标准发电机所需要的转速，同时配以类似于直驱发电机的多级电机。该装置介于纯变速装置驱动和直驱之间，旨在融合两者的优点而避免其缺点。

3.变桨距调节方式迅速取代失速调节
 
　　 从目前市场情况来看变桨距调节方式能充分克服失速调节的缺陷，得到了迅速的应用。这点在前面已有了较详细的论述。

　　除此之外，改善声学特性，改善空气动力学特性，改善轴传动效率，满足高风速或低风速地区以及复杂地形的运行要求等也是风电机组设计的发展趋势。