风电技术经济前景展望——能源技术前沿展望系列之二

　　华能技术经济研究院 司纪鹏
　　一、风电技术发展趋势
　　(一)世界风电技术趋势
　　近年来，各国在加大风电技术推广应用的同时，继续注重技术研发。目前，风电技术愈加成熟，新型技术不断出现，专项技术有所突破，适应范围愈加广泛，运行水平逐步提升。总体来看，世界各国的风电技术发展呈现单机容量不断增大、容量系数与风速区间不断提高、适应温度更加广泛、风功率预测精度稳步提升、可用率不断提高等特点。
　　(二)我国风电技术趋势
　　我国风电技术发展趋势与世界趋于一致，同时我国又具有自身的特点。高海拔区域风电技术逐渐突破。高海拔地区空气稀薄，风功率密度低，电机绝缘性能较差，电机散热不良。相比低海拔区域，高海拔区域风机建设、运营以及维护面临更大挑战。鉴于高海拔区域具有较好的风力资源，我国相关科研机构、政府部门以及企业联合技术攻关，已经在云贵高原、青藏高原等高海拔地区建设并运营风电项目，推动了技术进步，同时也促进了当地经济的发展。
　　单机容量增加更为迅速。我国新增风电装机单机容量呈逐年上涨态势，2005年新增风机单机容量849.7千瓦，2013年增加至1720千瓦，增加近一倍。2013年新增装机中，1.5兆瓦机型5466台，其余3692台单机功率均大于1.5兆瓦，1.5兆瓦机型已经成为基本机型。
　　直驱式技术得到推广。直驱风力发电机由风力直接驱动发电机，省略齿轮这一部件，亦称无齿轮风机。直驱风机可有效减少风机运行故障，而且具备高效率、低噪音以及高寿命等优点。目前，我国部分风电制造企业与外企合作，已经为多数风电运营企业供应了大量直驱风机，如金凤科技与德国Vensys公司合作研制出了1.5兆瓦直驱式风机，目前已经运行数千台;湘电公司研制的2兆瓦直驱式风机也已进入市场，其中5兆瓦直驱式风机也已经开始运行。2013年新增大型风电机组中，永磁式直驱式风电机组约占33%。我国低风速的三类风区占到全部风能资源的50%左右，直驱式风机具有较大的发展空间。
　　变桨变速功率调节技术得到广泛应用。变桨距功率调节方式具有载荷控制平稳、安全和高效等优点。风机采用变桨距技术后，可通过改变桨距角获取风机需要的转矩，即调整桨距角予以改变气流对叶片的攻角，从而改变风电机组对空气动力的获取，保持功率稳定(高风速)，或提高风能利用效率(低风速)。变速恒频技术允许风机转速变化，而输出频率保持稳定，通常与变桨距技术联合应用。2013年，我国安装的风电机组全部采用了变桨变速恒频技术，而且2兆瓦以上风电机组大多采用三个独立的电控调桨机构，通过三组变速电机和减速箱对桨叶分别进行闭环控制。
　　全功率变流技术得到应用。全功率变流技术是指在发电机定子与电网之间接入变频器(功率与发电机相同)，发电机电流经过整流、逆变后成为与电网电压以及频率相同的电力。全功率变流技术在发电机故障时可进行无功输出，维持电压稳定。此种技术可较好解决低电压穿越问题，实现与电网友好型发展，是风电技术发展的一种趋势。
　　目前，我国风电机组叶片长度不断增加，关键零部件故障率不断降低，风电机组可靠性能日趋提升。随着我国风电装机规模不断扩大，新型技术有望继续出现，同时成本将有望继续降低。