風(fēng)電技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(jì)研究院 司紀(jì)鵬
　　一、風(fēng)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
　　(一)世界風(fēng)電技術(shù)趨勢(shì)
　　近年來，各國(guó)在加大風(fēng)電技術(shù)推廣應(yīng)用的同時(shí)，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(xiàng)技術(shù)有所突破，適應(yīng)范圍愈加廣泛，運(yùn)行水平逐步提升。總體來看，世界各國(guó)的風(fēng)電技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)單機(jī)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(cè)精度穩(wěn)步提升、可用率不斷提高等特點(diǎn)。
　　(二)我國(guó)風(fēng)電技術(shù)趨勢(shì)
　　我國(guó)風(fēng)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)與世界趨于一致，同時(shí)我國(guó)又具有自身的特點(diǎn)。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(jī)絕緣性能較差，電機(jī)散熱不良。相比低海拔區(qū)域，高海拔區(qū)域風(fēng)機(jī)建設(shè)、運(yùn)營(yíng)以及維護(hù)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(guó)相關(guān)科研機(jī)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(yùn)營(yíng)風(fēng)電項(xiàng)目，推動(dòng)了技術(shù)進(jìn)步，同時(shí)也促進(jìn)了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。
　　單機(jī)容量增加更為迅速。我國(guó)新增風(fēng)電裝機(jī)單機(jī)容量呈逐年上漲態(tài)勢(shì)，2005年新增風(fēng)機(jī)單機(jī)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(jī)中，1.5兆瓦機(jī)型5466臺(tái)，其余3692臺(tái)單機(jī)功率均大于1.5兆瓦，1.5兆瓦機(jī)型已經(jīng)成為基本機(jī)型。
　　直驅(qū)式技術(shù)得到推廣。直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)由風(fēng)力直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，省略齒輪這一部件，亦稱無齒輪風(fēng)機(jī)。直驅(qū)風(fēng)機(jī)可有效減少風(fēng)機(jī)運(yùn)行故障，而且具備高效率、低噪音以及高壽命等優(yōu)點(diǎn)。目前，我國(guó)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(yùn)營(yíng)企業(yè)供應(yīng)了大量直驅(qū)風(fēng)機(jī)，如金鳳科技與德國(guó)Vensys公司合作研制出了1.5兆瓦直驅(qū)式風(fēng)機(jī)，目前已經(jīng)運(yùn)行數(shù)千臺(tái);湘電公司研制的2兆瓦直驅(qū)式風(fēng)機(jī)也已進(jìn)入市場(chǎng)，其中5兆瓦直驅(qū)式風(fēng)機(jī)也已經(jīng)開始運(yùn)行。2013年新增大型風(fēng)電機(jī)組中，永磁式直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組約占33%。我國(guó)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(jī)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(diǎn)。風(fēng)機(jī)采用變槳距技術(shù)后，可通過改變槳距角獲取風(fēng)機(jī)需要的轉(zhuǎn)矩，即調(diào)整槳距角予以改變氣流對(duì)葉片的攻角，從而改變風(fēng)電機(jī)組對(duì)空氣動(dòng)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(jī)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(guó)安裝的風(fēng)電機(jī)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(jī)組大多采用三個(gè)獨(dú)立的電控調(diào)槳機(jī)構(gòu)，通過三組變速電機(jī)和減速箱對(duì)槳葉分別進(jìn)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(jī)定子與電網(wǎng)之間接入變頻器(功率與發(fā)電機(jī)相同)，發(fā)電機(jī)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(jī)故障時(shí)可進(jìn)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(shí)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(shì)。
　　目前，我國(guó)風(fēng)電機(jī)組葉片長(zhǎng)度不斷增加，關(guān)鍵零部件故障率不斷降低，風(fēng)電機(jī)組可靠性能日趨提升。隨著我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模不斷擴(kuò)大，新型技術(shù)有望繼續(xù)出現(xiàn)，同時(shí)成本將有望繼續(xù)降低。