淺析水平軸風(fēng)力發(fā)電機組的技術(shù)發(fā)展趨勢(圖表)

前　言
　　在能源和環(huán)境雙重危機的巨大壓力下，基于無污染、可再生的風(fēng)能而發(fā)展起來的風(fēng)力發(fā)電成為世界各國積極倡導(dǎo)和支持的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。特別是在最近十幾年的時間里，并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機組（以下簡稱機組）得到了大規(guī)模的開發(fā)和應(yīng)用。在全球風(fēng)電裝機容量逐年遞增的大浪潮中，風(fēng)力發(fā)電在我國電力系統(tǒng)中的比重也呈逐年增長的趨勢，據(jù)統(tǒng)計，2013 年我國風(fēng)電發(fā)電量達(dá)1349 億千瓦時，占全年國內(nèi)發(fā)電總量的2.63%（如圖1 所示），僅次于火電和水電，自2012 年以來繼續(xù)保持我國第三大電源的地位。

在目前的并網(wǎng)型機組中，水平軸風(fēng)電機組占據(jù)著主導(dǎo)地位。從早期的定槳距恒速恒頻到現(xiàn)在普遍應(yīng)用的變槳距變速恒頻，風(fēng)電機組技術(shù)經(jīng)歷了從第一代到第二代的革新。目前，水平軸機組的主要代表是雙饋型機組（帶增速齒輪箱的）和直驅(qū)型機組（不帶增速齒輪箱），這兩類機組在2011 年我國新增風(fēng)電機組中的總占有率高達(dá)97% 以上，其余還有以半直驅(qū)、混合驅(qū)動或緊湊型為代表的中速全功率變流機組，以采用高速同步發(fā)電機和高速籠型異步發(fā)電機為代表的高速全功率變流機組等。常見的水平軸機組可按發(fā)電機的不同轉(zhuǎn)速范圍分類，如圖2 所示。

　　1. 從“恒速”到“變速”的變革
　　直到20 世紀(jì)90 年代末，恒速機組的概念仍然支配著市場，約30% 的實際在運的機組都屬于這類機型[3]。國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的恒速機組為恒速恒頻籠型異步發(fā)電機系統(tǒng)，該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單可靠、成本低，但由于槳葉不可調(diào)節(jié)，無法跟蹤最大Cp 值，所以對風(fēng)能的利用并不充分。