風電技術(shù)逐漸突破環(huán)境限制

 

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

 

　　據(jù)了解，這臺機組是目前我國安裝作業(yè)海拔最高、設(shè)備運行方式最為完善、直接投入風場建設(shè)運行最大的風機，對加快我國新能源設(shè)備升級換代、推廣先進的新能源技術(shù)將發(fā)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(zhuǎn)一圈可以發(fā)電6千瓦時，機組每天最高發(fā)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(fā)電機及葉輪4部分組成，總高度100米，設(shè)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(fā)電量大、抗擾動能力強、單位造價低、經(jīng)濟性能高、節(jié)約用地等特點。為了解決大功率風電機組的不穩(wěn)定性問題，這臺機組還搭配了清潔能源智能穩(wěn)定接納系統(tǒng)，能自動控制功率分配和設(shè)備智能啟停。

　　“我國風電技術(shù)發(fā)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(qū)域風電技術(shù)逐漸突破。高海拔 地區(qū)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(qū)域，高海拔區(qū)域風機建設(shè)、運營以及維護面臨更大挑戰(zhàn)。”司紀鵬說，鑒于高海拔區(qū)域具有較好的風力資源，我國相關(guān)科研機構(gòu)、政府部門以及企業(yè)聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)，已經(jīng)在云貴高原、青藏高原等高海拔地區(qū)建設(shè)并運營風電項目，推動了技術(shù)進步。

 

　　目前，我國風電機組葉片長度不斷增加，關(guān)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(guī)模不斷擴大，新型技術(shù)有望繼續(xù)出現(xiàn)，同時成本將有望繼續(xù)降低。

 

　　多種技術(shù)路線爭相升級

 

　　“風電大規(guī)模裝機將帶來一系列技術(shù)和管理問題，都急需行業(yè)政策的進一步深入完善和提高技術(shù)手段來解決，急 需自主創(chuàng)新來解決同行業(yè)競爭壓力升溫、不斷降低成本、盈利模式逐漸轉(zhuǎn)變等問題，這些均是在未來幾年對風電開發(fā)商及制造商的巨大挑戰(zhàn)。”華儀風能有限公司總經(jīng)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(tài)勢，1.5兆瓦機型已經(jīng)逐漸被2兆瓦機型取代成為基本機型。

　　首先，直驅(qū)式技術(shù)得到推廣。直驅(qū)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(yōu)點。在2013年新增大型風電機組中，永磁式直驅(qū)式風電機組約占33%。我國低風速的三類風區(qū)占到全部風能資源的50%左右，直驅(qū)式風機具有較大的發(fā)展空間。

 

　　其次，變槳變速功率調(diào)節(jié)技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。變槳距功率調(diào)節(jié)方式具有載荷控制平穩(wěn)、安全和高效等優(yōu)點。風機采用變槳距技術(shù)后，可通過改變槳距角獲取風機需要的轉(zhuǎn)矩，即調(diào)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(wěn)定，或提高風能利用效率。變速恒頻技術(shù)允許風機轉(zhuǎn)速變化，而輸出頻率保持穩(wěn)定，通常與變槳距技術(shù)聯(lián)合應(yīng)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(shù)，而且2兆瓦以上風電機組大多采用三個獨立的電控調(diào)槳機構(gòu)，通過三組變速電機和減速箱對槳葉分別進行閉環(huán)控制。

 

　　再次，全功率變流技術(shù)得到應(yīng)用。全功率變流技術(shù)是指在發(fā)電機定子與電網(wǎng)之間接入變頻器，發(fā)電機電流經(jīng)過整流、逆變后成為與電網(wǎng)電壓以及頻率相同的電力。全功率變流技術(shù)在發(fā)電機故障時可進行無功輸出，維持電壓穩(wěn)定。此種技術(shù)可較好解決低電壓穿越問題，實現(xiàn)與電網(wǎng)友好型發(fā)展，是風電技術(shù)發(fā)展的一種趨勢。