華能技術經(jīng)濟研究院 司紀鵬
一、風電技術發(fā)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(xù)注重技術研發(fā)。目前，風電技術愈加成熟，新型技術不斷出現(xiàn)，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(fā)展呈現(xiàn)單機容量不斷增大、容量系數(shù)與風速區(qū)間不斷提高、適應溫度更加廣泛、風功率預測精度穩(wěn)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(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、運營以及維護面臨更大挑戰(zhàn)。鑒于高海拔區(qū)域具有較好的風力資源，我國相關科研機構、政府部門以及企業(yè)聯(lián)合技術攻關，已經(jīng)在云貴高原、青藏高原等高海拔地區(qū)建設并運營風電項目，推動了技術進步，同時也促進了當?shù)亟?jīng)濟的發(fā)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(tài)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(jīng)成為基本機型。
直驅式技術得到推廣。直驅風力發(fā)電機由風力直接驅動發(fā)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(yōu)點。目前，我國部分風電制造企業(yè)與外企合作，已經(jīng)為多數(shù)風電運營企業(yè)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(jīng)運行數(shù)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(jīng)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(qū)占到全部風能資源的50%左右，直驅式風機具有較大的發(fā)展空間。
變槳變速功率調節(jié)技術得到廣泛應用。變槳距功率調節(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(wěn)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(wěn)定，通常與變槳距技術聯(lián)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(huán)控制。
全功率變流技術得到應用。全功率變流技術是指在發(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，是風電技術發(fā)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(guī)模不斷擴大，新型技術有望繼續(xù)出現(xiàn)，同時成本將有望繼續(xù)降低。
