風電技術的“突破口”在哪里？

　　為滿足大型風電機并網要求，葉片采用直升飛機漿葉設計，這個設計不但沒有起到調速和穩速的作用，反而造成葉片高風載，造成并網穩定性差，造成高故障率，使 風電技術后患無窮。
　　關鍵詞
　　風電技術 葉片 高風載 沖擊電流 穩定性

    風電成本高一直是影響風電產業發展最大制約因素，風電成本主要取決于風電機組的成本和維護成本。降低成本、提高發電效率、增加壽命一直是風電技術所追求的 目標。葉片是風電機的“靈魂”，葉片的性能直接關系到風電機的性能，現有風電機葉片是參照直升飛機的螺旋槳設計的，屬于高風速葉片，這種葉片強剛性能要求 很高，造價高昂，MW級風電機葉片非常巨大，在高風速狀態產生強風載，風載的強度很驚人，造成的后果就是大幅提高塔架和機組的強度和成本，造成風電機的強 烈振動，造成機械和疲勞損壞，還容易形成沖擊電流，影響并網的穩定性。所以，葉片性能是造成風電機高昂成本的主要因素，也是造成故障和高額維護費的主要因 素，我們要降低風電機成本、提高發電效率就必須改善葉片性能。
    大型風電設備由于發電量大，難以存儲，所以必須聯網使用，近30年來全球的風電研究方向和目標幾乎只有一個，就是如何解決并網這一世界性難題。電網對入網 的風電有著極其嚴格的技術指標，入網的風電必須能夠滿足電網的穩頻、穩壓和穩相要求。自然風是不穩定的，因此風電機所發出的電也是不穩定的。不穩定的風電 將會對電網產生巨大沖擊，導致電網崩潰或設備損壞，為了滿足并網的苛刻條件，設計者不得不將風電機的結構無限復雜化，以犧牲風電機的最佳動力學特性和最佳 風能區間為代價，造成風電成本翻番、風能利用系數下降30%以上。風能的間歇性，風速和風向的不確定性，最終導致風電機的不穩定性，最終換來的仍是“不受 電網歡迎”的上網資格。
現有風機的外形與古老風車相比，已面目全非，風車寬大的葉片不見了，取而代之的葉片如同直升飛機的漿葉，葉片象4點8點12點三根針，讓人產生很大疑問， 能高效獲得風能嗎？這是風電機外形給人產生的最大疑問，所有利用風力的裝置都有盡可能大的受風面積，比如帆船、帆板、滑翔機等都有很大的受風面積，只有受 風面積大才能獲得較多的風力，才能獲得較大的風能。風電機是利用風能，而飛機的螺旋槳是產生風能，兩個運行特性是完全相反的，為什么風電機會采用直升飛機 的漿葉呢？這都是為了滿足風電機同步并網而采取的設計，正是這個不合理的設計使風電技術后患無窮。
    最初是采用恒速恒頻的并網技術，為了能夠實現風電機轉速的穩定，首先參照直升飛機的漿葉設計葉片，利用葉片的失速特性來保持轉速的穩定，當風速達到一定值 時，利用葉片獨特的翼形結構使葉片處于失速狀態，葉片的升力減小，阻力增大，自動限制了功率的增加。葉片失速后，風速的變化對功率的輸出影響不大，因為失 速后葉片升力變化不大，這樣就保證了風電機功率的穩定和轉速的穩定。這種方式稱為為定漿距失速調節技術，定漿距是指風輪的葉片與輪轂采用剛性連接，葉片的 漿距角不變。隨著風電機向兆瓦級發展，失速葉片不能滿足要求，又出現了變槳距角控制技術。變槳距角控制技術就是控制槳葉沿縱軸旋轉葉片，葉片和控制系統是 按直升飛機的漿葉和翼角控制裝置進行設計，主要就是利用漿葉的可調控性，控制葉片的迎風攻角，控制葉輪的轉速，保持功率輸出的穩定，保證發電機的恒速恒 頻。變槳距角控制技術可謂集高科技技術于一身，原理非常先進，既有遠程電子控制，又有設備自控調節裝置；既有二三維數據集程控制，又有模糊智能控制；既有 高效機械配置，又有超強材料制作。但在使用過程中，發現這種控制方式仍不能保證并網的可靠性，由于氣候條件非常復雜，有狂風、暴雨、沙塵暴等惡劣天氣，風 的速度和方向也是隨機在不斷變化，控制系統始終存在滯后性，在這種情況下要保證葉輪轉速的恒定非常困難。不能保證轉速的恒定，就會導致風電機自動脫網，也 就不能保證并網的穩定性，最終證明利用控制葉輪轉速來實現并網的目的是失敗的。隨后出現了變轉速聯網技術，風電技術走了一段彎路，又回到了起點。
    變轉速恒頻聯網電控技術是近幾年飛速發展起來的新技術，變轉速技術可以讓風輪隨風速的變化相應改變轉速的快慢，保持基本恒定的最佳轉速比，這樣可以高效的 獲取陣風的能量。由于葉輪的轉速可以隨著風速變化，就避免了葉輪轉速不可控性對并網穩定性的影響，與恒速恒頻技術相比并網的穩定性可以大幅提高。但由于葉 片的高風載和控制系統的滯后性仍然存在，在大風狀態下，風速和風向的突變容易使風電機產生沖擊電流，仍會影響并網的穩定性。所以葉片性能存在的問題是影響 并網穩定性的罪魁禍首，而且還造成風電機成本高昂，微風發電性能低，維護費用高，故障率高，嚴重影響了風電產業的發展。所以葉片性能應該改、也必須改。