風電技術逐漸突破環境限制

 

　　近日，由湘電風能有限公司制造的國內陸上單機容量最大風電機組———5兆瓦永磁直驅型風電機組，在國網冀北電力有限公司建設運營的國家風光儲輸示范電站成功并網運行，將為冬奧會綠色清潔用電提供有力支撐。

 

　　據了解，這臺機組是目前我國安裝作業海拔最高、設備運行方式最為完善、直接投入風場建設運行最大的風機，對加快我國新能源設備升級換代、推廣先進的新能源技術將發揮積極作用。

 

　　目前，我國主流風機單機容量多為1.5兆瓦，這臺新投運的“巨無霸”單機容量為主流風機單機容量的3倍多。這臺風機每轉一圈可以發電6千瓦時，機組每天最高發電量可達12萬千瓦時，能滿足上萬家庭日常用電需求。

 

　　該風機主要由塔筒、機艙、發電機及葉輪4部分組成，總高度100米，設備總重量743噸，葉片長度62米，最大掃風直徑達到128米。該機型具有自身耗電量小、低風速下發電量大、抗擾動能力強、單位造價低、經濟性能高、節約用地等特點。為了解決大功率風電機組的不穩定性問題，這臺機組還搭配了清潔能源智能穩定接納系統，能自動控制功率分配和設備智能啟停。

　　“我國風電技術發展趨勢與世界趨于一致，同時我國又具有自身的特點。

 

　　高海拔區域風電技術逐漸突破。高海拔 地區空氣稀薄，風功率密度低，電機絕緣性能較差，電機散熱不良。相比低海拔區域，高海拔區域風機建設、運營以及維護面臨更大挑戰。”司紀鵬說，鑒于高海拔區域具有較好的風力資源，我國相關科研機構、政府部門以及企業聯合技術攻關，已經在云貴高原、青藏高原等高海拔地區建設并運營風電項目，推動了技術進步。

 

　　目前，我國風電機組葉片長度不斷增加，關鍵零部件故障率不斷降低，風電機組可靠性能日趨提升。隨著我國風電裝機規模不斷擴大，新型技術有望繼續出現，同時成本將有望繼續降低。

 

　　多種技術路線爭相升級

 

　　“風電大規模裝機將帶來一系列技術和管理問題，都急需行業政策的進一步深入完善和提高技術手段來解決，急 需自主創新來解決同行業競爭壓力升溫、不斷降低成本、盈利模式逐漸轉變等問題，這些均是在未來幾年對風電開發商及制造商的巨大挑戰。”華儀風能有限公司總經理吳展介紹說。

 

　　近年來，我國新增風電裝機單機容量呈逐年上漲態勢，1.5兆瓦機型已經逐漸被2兆瓦機型取代成為基本機型。

　　首先，直驅式技術得到推廣。直驅風機可有效減少風機運行故障，而且具備高效率、低噪音以及高壽命等優點。在2013年新增大型風電機組中，永磁式直驅式風電機組約占33%。我國低風速的三類風區占到全部風能資源的50%左右，直驅式風機具有較大的發展空間。

 

　　其次，變槳變速功率調節技術得到廣泛應用。變槳距功率調節方式具有載荷控制平穩、安全和高效等優點。風機采用變槳距技術后，可通過改變槳距角獲取風機需要的轉矩，即調整槳距角予以改變氣流對葉片的攻角，從而改變風電機組對空氣動力的獲取，保持功率穩定，或提高風能利用效率。變速恒頻技術允許風機轉速變化，而輸出頻率保持穩定，通常與變槳距技術聯合應用。目前，我國安裝的風電機組全部采用了變槳變速恒頻技術，而且2兆瓦以上風電機組大多采用三個獨立的電控調槳機構，通過三組變速電機和減速箱對槳葉分別進行閉環控制。

 

　　再次，全功率變流技術得到應用。全功率變流技術是指在發電機定子與電網之間接入變頻器，發電機電流經過整流、逆變后成為與電網電壓以及頻率相同的電力。全功率變流技術在發電機故障時可進行無功輸出，維持電壓穩定。此種技術可較好解決低電壓穿越問題，實現與電網友好型發展，是風電技術發展的一種趨勢。