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風電技術經濟前景展望——能源技術前沿展望系列之二

2015-09-11 來源:華能集團 瀏覽數:805

  華能技術經濟研究院司紀鵬  一、風電技術發展趨勢  (一)世界風電技術趨勢  近年來,各國在加大風電技術推廣應用的同時

  華能技術經濟研究院 司紀鵬
  一、風電技術發展趨勢
  (一)世界風電技術趨勢
  近年來,各國在加大風電技術推廣應用的同時,繼續注重技術研發。目前,風電技術愈加成熟,新型技術不斷出現,專項技術有所突破,適應范圍愈加廣泛,運行水平逐步提升。總體來看,世界各國的風電技術發展呈現單機容量不斷增大、容量系數與風速區間不斷提高、適應溫度更加廣泛、風功率預測精度穩步提升、可用率不斷提高等特點。
  (二)我國風電技術趨勢
  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。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,同時也促進了當地經濟的發展。
  單機容量增加更為迅速。我國新增風電裝機單機容量呈逐年上漲態勢,2005年新增風機單機容量849.7千瓦,2013年增加至1720千瓦,增加近一倍。2013年新增裝機中,1.5兆瓦機型5466臺,其余3692臺單機功率均大于1.5兆瓦,1.5兆瓦機型已經成為基本機型。
  直驅式技術得到推廣。直驅風力發電機由風力直接驅動發電機,省略齒輪這一部件,亦稱無齒輪風機。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。目前,我國部分風電制造企業與外企合作,已經為多數風電運營企業供應了大量直驅風機,如金鳳科技與德國Vensys公司合作研制出了1.5兆瓦直驅式風機,目前已經運行數千臺;湘電公司研制的2兆瓦直驅式風機也已進入市場,其中5兆瓦直驅式風機也已經開始運行。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。
  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(高風速),或提高風能利用效率(低風速)。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。2013年,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。
  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(功率與發電機相同),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。
  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。

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