風(fēng)電技術(shù)經(jīng)濟前景展望——能源技術(shù)前沿展望系列之二

　　華能技術(shù)經(jīng)濟研究院 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(fēng)機建設(shè)、運營以及維護面臨更大挑戰(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(fēng)電項目，推動了技術(shù)進步，同時也促進了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展。
　　單機容量增加更為迅速。我國新增風(fēng)電裝機單機容量呈逐年上漲態(tài)勢，2005年新增風(fēng)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(jīng)成為基本機型。
　　直驅(qū)式技術(shù)得到推廣。直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機由風(fēng)力直接驅(qū)動發(fā)電機，省略齒輪這一部件，亦稱無齒輪風(fēng)機。直驅(qū)風(fēng)機可有效減少風(fēng)機運行故障，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)電運營企業(yè)供應(yīng)了大量直驅(qū)風(fēng)機，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，目前已經(jīng)運行數(shù)千臺;湘電公司研制的2兆瓦直驅(qū)式風(fēng)機也已進入市場，其中5兆瓦直驅(qū)式風(fēng)機也已經(jīng)開始運行。2013年新增大型風(fēng)電機組中，永磁式直驅(qū)式風(fēng)電機組約占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)機采用變槳距技術(shù)后，可通過改變槳距角獲取風(fēng)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(fēng)電機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。
　　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(功率與發(fā)電機相同)，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(fēng)電技術(shù)發(fā)展的一種趨勢。
　　目前，我國風(fēng)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(fēng)電機組可靠性能日趨提升。隨著我國風(fēng)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。