華能技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究院司紀(jì)鵬 一、風(fēng)電技術(shù)發(fā)展趨勢 (一)世界風(fēng)電技術(shù)趨勢 近年來,各國在加大風(fēng)電技術(shù)推廣應(yīng)用的同時
華能技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究院 司紀(jì)鵬
一、風(fēng)電技術(shù)發(fā)展趨勢
(一)世界風(fēng)電技術(shù)趨勢
近年來,各國在加大風(fēng)電技術(shù)推廣應(yīng)用的同時,繼續(xù)注重技術(shù)研發(fā)。目前,風(fēng)電技術(shù)愈加成熟,新型技術(shù)不斷出現(xiàn),專項技術(shù)有所突破,適應(yīng)范圍愈加廣泛,運(yùn)行水平逐步提升。總體來看,世界各國的風(fēng)電技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)單機(jī)容量不斷增大、容量系數(shù)與風(fēng)速區(qū)間不斷提高、適應(yīng)溫度更加廣泛、風(fēng)功率預(yù)測精度穩(wěn)步提升、可用率不斷提高等特點。
(二)我國風(fēng)電技術(shù)趨勢
我國風(fēng)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(fēng)電技術(shù)逐漸突破。高海拔地區(qū)空氣稀薄,風(fēng)功率密度低,電機(jī)絕緣性能較差,電機(jī)散熱不良。相比低海拔區(qū)域,高海拔區(qū)域風(fēng)機(jī)建設(shè)、運(yùn)營以及維護(hù)面臨更大挑戰(zhàn)。鑒于高海拔區(qū)域具有較好的風(fēng)力資源,我國相關(guān)科研機(jī)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(yùn)營風(fēng)電項目,推動了技術(shù)進(jìn)步,同時也促進(jìn)了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。
單機(jī)容量增加更為迅速。我國新增風(fēng)電裝機(jī)單機(jī)容量呈逐年上漲態(tài)勢,2005年新增風(fēng)機(jī)單機(jī)容量849.7千瓦,2013年增加至1720千瓦,增加近一倍。2013年新增裝機(jī)中,1.5兆瓦機(jī)型5466臺,其余3692臺單機(jī)功率均大于1.5兆瓦,1.5兆瓦機(jī)型已經(jīng)成為基本機(jī)型。
直驅(qū)式技術(shù)得到推廣。直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)由風(fēng)力直接驅(qū)動發(fā)電機(jī),省略齒輪這一部件,亦稱無齒輪風(fēng)機(jī)。直驅(qū)風(fēng)機(jī)可有效減少風(fēng)機(jī)運(yùn)行故障,而且具備高效率、低噪音以及高壽命等優(yōu)點。目前,我國部分風(fēng)電制造企業(yè)與外企合作,已經(jīng)為多數(shù)風(fēng)電運(yùn)營企業(yè)供應(yīng)了大量直驅(qū)風(fēng)機(jī),如金鳳科技與德國Vensys公司合作研制出了1.5兆瓦直驅(qū)式風(fēng)機(jī),目前已經(jīng)運(yùn)行數(shù)千臺;湘電公司研制的2兆瓦直驅(qū)式風(fēng)機(jī)也已進(jìn)入市場,其中5兆瓦直驅(qū)式風(fēng)機(jī)也已經(jīng)開始運(yùn)行。2013年新增大型風(fēng)電機(jī)組中,永磁式直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組約占33%。我國低風(fēng)速的三類風(fēng)區(qū)占到全部風(fēng)能資源的50%左右,直驅(qū)式風(fēng)機(jī)具有較大的發(fā)展空間。
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(fēng)機(jī)采用變槳距技術(shù)后,可通過改變槳距角獲取風(fēng)機(jī)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(fēng)電機(jī)組對空氣動力的獲取,保持功率穩(wěn)定(高風(fēng)速),或提高風(fēng)能利用效率(低風(fēng)速)。變速恒頻技術(shù)允許風(fēng)機(jī)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。2013年,我國安裝的風(fēng)電機(jī)組全部采用了變槳變速恒頻技術(shù),而且2兆瓦以上風(fēng)電機(jī)組大多采用三個獨立的電控調(diào)槳機(jī)構(gòu),通過三組變速電機(jī)和減速箱對槳葉分別進(jìn)行閉環(huán)控制。
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(jī)定子與電網(wǎng)之間接入變頻器(功率與發(fā)電機(jī)相同),發(fā)電機(jī)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(jī)故障時可進(jìn)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(fēng)電技術(shù)發(fā)展的一種趨勢。
目前,我國風(fēng)電機(jī)組葉片長度不斷增加,關(guān)鍵零部件故障率不斷降低,風(fēng)電機(jī)組可靠性能日趨提升。隨著我國風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模不斷擴(kuò)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。