大型風力發(fā)電機組技術發(fā)展趨勢

陳志成 河北新天科創(chuàng)新能源技術有限公司

目前資源問題已經(jīng)是人類生存發(fā)展面臨的重大問題，合理地開發(fā)利用風能源，將是人類解決資源問題的重要方法。風力發(fā)電它具有投資小、成本低、污染小、產(chǎn)能高等優(yōu)點，必將成為分析大型風力發(fā)電的重點，研究發(fā)電機組技術也成為大型趨勢。

一、大型風力發(fā)電機組概述

（一）風力發(fā)電的概念

風力發(fā)電是國家重點科研項目，我國已經(jīng)擁有了自主知識產(chǎn)權的風力發(fā)電機。風力發(fā)電是通過傳動系統(tǒng)、發(fā)電機等電器機組，將其動能轉(zhuǎn)化成電能，傳送到變壓器，最后傳輸?shù)诫娋W(wǎng)里面的一種新型能源。風力發(fā)電是一種可再生能源，它的使用，為我國實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，提供了不可缺少的力量。

（二）大型風力發(fā)電機組的分類

隨著風力發(fā)電科學技術的發(fā)展，風力發(fā)電技術已經(jīng)取得顯著的進步，尤其是在發(fā)電機組方面[1]。如：雙饋變速恒頻技術、直驅(qū)變速恒頻技術、半直驅(qū)變速恒頻技術等，這些新技術的應用可以最大限度的將風能轉(zhuǎn)化為電能，可以減少機械的損耗，調(diào)節(jié)無用功率。

（三）風力發(fā)電技術歷史

現(xiàn)在的風力發(fā)電機組是先進的，涉及多個科學領域，在每個科學領域都能完美地詮釋。最早的風力發(fā)電機組在各個領域受到排斥，存在很多問題的。當時只有葉片之分、軸向之分、風輪的區(qū)分等簡單的形式。隨著時間推移，人們子啊實踐的基礎上逐步進步，產(chǎn)生新的理念和觀點，這些觀念逐步在實踐的基礎上成熟，形成葉片、軸向、風向等相統(tǒng)一的格局。

二、大型風力發(fā)電現(xiàn)狀

（一）風力發(fā)電的現(xiàn)狀

我國地大物博，資源豐富，但是由于人們過度開采，資源再生能力差，促使我們尋找新能源。而風能源正是可以再生清潔能源，風力發(fā)電已經(jīng)在新能源戰(zhàn)略部署中。它的未來發(fā)展不僅在我國非?？捎^，在國外也是非常盛行。我國風力發(fā)電裝機量居世界第一，我國已經(jīng)成為以風力發(fā)電為主的國家之一。

（二）大型風力發(fā)電機組技術現(xiàn)狀

大型風力發(fā)電在能源資源上優(yōu)勢逐漸擴大，對環(huán)境的污染逐漸降低，傳統(tǒng)的發(fā)電形式對自然環(huán)境影響不可逆轉(zhuǎn)。由于風力發(fā)電技術的不完善，導致現(xiàn)在仍然不能直接取替?zhèn)鹘y(tǒng)發(fā)電，風力發(fā)電機組不能很好地控制整體系統(tǒng)的運行，還需要在技術和設備上進一步提升，才能更好地發(fā)揮作用。

目前我國科技水平有了突飛猛進的進度，但是大型風力發(fā)電技術仍然相對落后。這就需要我們不斷學習，并結合我國實際現(xiàn)狀研發(fā)適合我國的風力發(fā)電系統(tǒng)。如在風力發(fā)電使用的情況，多數(shù)發(fā)電機組都能在電力運行中滿足需求，可以根據(jù)需求進行相應的能耗調(diào)節(jié)，因此可以減少資源的浪費。

三、大型風力發(fā)電機組技術要點

（一）功率調(diào)節(jié)

就目前科技來看，我國大型風力發(fā)電機組調(diào)節(jié)功率的方式主要有失速調(diào)節(jié)和變漿距調(diào)節(jié)。失速調(diào)節(jié)是不允許發(fā)動機組葉片的轉(zhuǎn)動，它是通過失速自認的葉片特有的性質(zhì)實現(xiàn)功率的調(diào)節(jié)[2]。這種方法能將發(fā)電機組發(fā)生故障的概率降到最低，是最容易被人接受的方法。但是受失速葉片性能的限制也是它的主要缺點。

變漿距調(diào)節(jié)方式正好和失速調(diào)節(jié)相反，它允許發(fā)電機組葉片的轉(zhuǎn)動，在不同風速下，大型風力發(fā)電機組的葉片可以根據(jù)風速的大小進行自由的調(diào)節(jié)，以便達到更好保持最佳方向，使風輪持續(xù)工作，達到最佳的效能轉(zhuǎn)換。它的風葉比較薄、結構簡單、重量小、制造簡單等優(yōu)點，在很多大型風力發(fā)電機組上得到了推崇。但是變漿距調(diào)節(jié)也存在缺點，變槳的機構復雜，增加了機械發(fā)生故障的概率，需要超高的技術水平管控，隨著科技的發(fā)展這些缺點也得到了一定解決。

（二）發(fā)電機技術

直接驅(qū)動技術是利用發(fā)電機制造成本來獲得高效效率，增加運行的可靠性，就經(jīng)濟方面是可以采用的方法。輪子的轉(zhuǎn)動能夠降低風能轉(zhuǎn)換成電能的噪音和能耗的損失[3]。但這也是造成機械故障的主要原因，為了減少機具的損耗，還需要定期的維護和保養(yǎng)，保養(yǎng)時就要停止機械的運轉(zhuǎn)，在一定程度上占據(jù)了發(fā)電的功效，也增加成本和人員安全事故的發(fā)生。

發(fā)電機的無刷化技術就是利用滑環(huán)和電刷對電流進行控制[4]。電流大時對相應的運動靠滑就會觸碰，不僅能造成機械的磨損，還能對線路腐蝕，長此以往運營，會使機具磨損更加嚴重，需要定期的保養(yǎng)。

結合以上兩種發(fā)動機要求，從而產(chǎn)生永磁電機和無刷雙饋電機。這兩種電機要根據(jù)具體機器型號，選擇合適發(fā)電機，才能夠發(fā)揮最大功效，降低成本，減少維修概率。

四、大型風力發(fā)電機組技術發(fā)展趨勢

根據(jù)對大型風力發(fā)電機組技術的考察，在新型能源發(fā)電技術中，風力發(fā)電機組影響廣泛。就目前而言，風力發(fā)電技術在世界上應用已經(jīng)超過各國其他形式發(fā)電的30%，并且這項技術在不斷的進步[5]。這一科學技術的進步直接關系到設備基建的建設以及在實際應用中效率的高低，因此在未來的發(fā)展方向上，降低發(fā)電成本、提高技術水平將是風力發(fā)電機組研究的重點。

五、結束語

綜上所述，大型風力發(fā)電機組技術是一項非常有潛力、可繼續(xù)研發(fā)的技術。隨著科技的發(fā)展，各國的風機發(fā)電機組技術都在不同程度的提高，使風力發(fā)電噪音更小、成本更低。在未來發(fā)展中將會朝向應用更簡便、發(fā)電質(zhì)量更好、能耗消耗更低的方向發(fā)展。