風電技術(shù)的未來
近年來世界風力發(fā)電發(fā) 展十分迅速,每年其容量以30%的速度遞增。1998年世界風力發(fā)電裝機容量為9839MW,比1997年增加了29 6%。1999年4月世界風力發(fā)電 裝機容量已突破了10000MW。目前世界市場上風電機主
近年來世界風力發(fā)電發(fā) 展十分迅速,每年其容量以30%的速度遞增。1998年世界風力發(fā)電裝機容量為9839MW,比1997年增加了29.6%。1999年4月世界風力發(fā)電 裝機容量已突破了10000MW。目前世界市場上風電機主要的調(diào)節(jié)技術(shù)有:定槳距調(diào)節(jié)風電機技術(shù),變槳距調(diào)節(jié)風電機技術(shù),主動定槳距調(diào)節(jié)技術(shù),變速恒頻四 種。由于陸上風電機受運輸、安裝等條件限制,單機容量2MW是風電機發(fā)展的極限,這主要是因為風電機容量達到2MW后,槳葉長度將達60-70m,陸上運 輸極為困難,安裝用的吊車容量將超過1200-1400t。這種容量的吊車,除了在歐美等發(fā)達地區(qū)外,其余地區(qū)基本沒有。同時,在西歐等發(fā)達地區(qū),人口較 稠密,安裝風電機的地點受到較大限制,人們將大力發(fā)展海上風電場。目前,我國僅掌握定槳距失速調(diào)節(jié)型風電機技術(shù),這類風電機的容量可以擴大到750kW,另外三種技術(shù)均沒有涉及。我國風電機技術(shù)開發(fā)仍處于較低水平。
目前世界市場上風電機主要的調(diào)節(jié)技術(shù)
1、家槳距調(diào)節(jié)風電機技術(shù)(Stallregulation)
這種技術(shù)就是所謂的典型丹麥風電技術(shù)的核心,其基本原理是利用槳葉翼型本身的失速特性。其優(yōu)點是:調(diào)節(jié)簡單可靠,控制也可大大簡化;其缺點為:槳葉、輪轂、塔架等主要受力部件的受力增大。
現(xiàn)在國際上600kW以F的機組,大部分仍在使用該項技術(shù),如MFG-MICON、BONUS、NORDEX等著名廠商都采用該項技術(shù)。
2、變槳距調(diào)節(jié)風電機技術(shù)(Pitegulation)
主要代表為Vestas。
變槳距調(diào)節(jié)的主要優(yōu)點為:槳葉受力較小,槳葉可以做得比較輕巧,風電機的結(jié)構(gòu)部件都可以做得比較輕巧;其缺點為:結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
3、主動定槳距調(diào)節(jié)技術(shù)(Activestallregulation)
這種調(diào)節(jié)方法是前述二種方法的組合。目前,國際上幾大風電機制造商,如MFGMICON、BONUS等,在大于600kW風電機上均采用此種技術(shù)。這種調(diào)節(jié)方法的主要好處是:具有定槳距調(diào)節(jié)方法的特性,輸出功率變化較小、輪平穩(wěn)。
4、變速恒頻(Viarablespeed)
這種調(diào)節(jié)方式從理論上說是最優(yōu)化的調(diào)節(jié)方式。目前使用這種技術(shù)的制造商主要是德國的Enercon、荷蘭的Largeway。
這種調(diào)節(jié)方法可以在輸出功率低于額定功率之前使效率達到最高。但當輸出功率大于額定功率,即風速大于額定風速后,其調(diào)節(jié)方式與變槳距方式相同。恒頻裝置價格昂貴,是這種技術(shù)只在德國大量使用,而其它國家很少采用的原因。
當前世界風電機技術(shù)發(fā)展的主要趨勢
由于陸上風電機受運輸、安裝等條件的限制,單機容量2MW是風電機發(fā)展的極限,這主要是因為風電機容量達到2MW后,槳葉長度將達到60-70m,陸上運輸 極為困難,安裝用的吊車容量將超過1200-1400t。這種容量的吊車,除了在歐美等發(fā)達地區(qū)(也僅有有限的幾臺)外,其余地區(qū)基本沒有。同時,在西歐 等發(fā)達地區(qū),人口較稠密,安裝風電機的地點受到較大的限制,人們很自然地把眼光放在海上風電場。為了適應(yīng)海上風電場的發(fā)展,歐盟于1999年6月在阿姆斯特丹發(fā)布2000-2010年能源白皮書,其中將開發(fā)3-5MW容量等級的風電機作為工作重點之一。
歐洲許多大學、研究所、制造廠商紛紛推出各種新型海上風電機概念,其中最受廣泛注意的是綜合以下技術(shù)的風電機:3槳葉,下風向;無變速箱;多極發(fā)電機與風輪直聯(lián);翼型塔架(對風系塔架);調(diào)向系統(tǒng)在塔架底部;變速恒頻等。
3-5MW海上風電機的主要特點為:運輸問題可以通過海上直接運輸(制造廠設(shè)在海邊),安裝時可以通過大容量海上浮吊來解決。海上浮吊的容量大,超過1500t的浮吊比較普遍。
通常,陸上風電場的成本構(gòu)成為:風電機約占70%,基礎(chǔ)設(shè)施(基礎(chǔ)電網(wǎng)、道路等)約占30%。而海上風電場的成本構(gòu)成為風電機約占30%,基礎(chǔ)設(shè)施(基礎(chǔ)、 海底電纜等)約占70%。但海上風電場由于風力資源好,每年發(fā)電量可比陸上風電場高出50%。同時,大容量的海上風電機由于采用上述新技術(shù),其成本下降, 運行可靠性增加,運行成本降低,這樣就可以做到發(fā)電成本等于或低于陸上風電場。
目前世界市場上風電機主要的調(diào)節(jié)技術(shù)
1、家槳距調(diào)節(jié)風電機技術(shù)(Stallregulation)
這種技術(shù)就是所謂的典型丹麥風電技術(shù)的核心,其基本原理是利用槳葉翼型本身的失速特性。其優(yōu)點是:調(diào)節(jié)簡單可靠,控制也可大大簡化;其缺點為:槳葉、輪轂、塔架等主要受力部件的受力增大。
現(xiàn)在國際上600kW以F的機組,大部分仍在使用該項技術(shù),如MFG-MICON、BONUS、NORDEX等著名廠商都采用該項技術(shù)。
2、變槳距調(diào)節(jié)風電機技術(shù)(Pitegulation)
主要代表為Vestas。
變槳距調(diào)節(jié)的主要優(yōu)點為:槳葉受力較小,槳葉可以做得比較輕巧,風電機的結(jié)構(gòu)部件都可以做得比較輕巧;其缺點為:結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
3、主動定槳距調(diào)節(jié)技術(shù)(Activestallregulation)
這種調(diào)節(jié)方法是前述二種方法的組合。目前,國際上幾大風電機制造商,如MFGMICON、BONUS等,在大于600kW風電機上均采用此種技術(shù)。這種調(diào)節(jié)方法的主要好處是:具有定槳距調(diào)節(jié)方法的特性,輸出功率變化較小、輪平穩(wěn)。
4、變速恒頻(Viarablespeed)
這種調(diào)節(jié)方式從理論上說是最優(yōu)化的調(diào)節(jié)方式。目前使用這種技術(shù)的制造商主要是德國的Enercon、荷蘭的Largeway。
這種調(diào)節(jié)方法可以在輸出功率低于額定功率之前使效率達到最高。但當輸出功率大于額定功率,即風速大于額定風速后,其調(diào)節(jié)方式與變槳距方式相同。恒頻裝置價格昂貴,是這種技術(shù)只在德國大量使用,而其它國家很少采用的原因。
當前世界風電機技術(shù)發(fā)展的主要趨勢
由于陸上風電機受運輸、安裝等條件的限制,單機容量2MW是風電機發(fā)展的極限,這主要是因為風電機容量達到2MW后,槳葉長度將達到60-70m,陸上運輸 極為困難,安裝用的吊車容量將超過1200-1400t。這種容量的吊車,除了在歐美等發(fā)達地區(qū)(也僅有有限的幾臺)外,其余地區(qū)基本沒有。同時,在西歐 等發(fā)達地區(qū),人口較稠密,安裝風電機的地點受到較大的限制,人們很自然地把眼光放在海上風電場。為了適應(yīng)海上風電場的發(fā)展,歐盟于1999年6月在阿姆斯特丹發(fā)布2000-2010年能源白皮書,其中將開發(fā)3-5MW容量等級的風電機作為工作重點之一。
歐洲許多大學、研究所、制造廠商紛紛推出各種新型海上風電機概念,其中最受廣泛注意的是綜合以下技術(shù)的風電機:3槳葉,下風向;無變速箱;多極發(fā)電機與風輪直聯(lián);翼型塔架(對風系塔架);調(diào)向系統(tǒng)在塔架底部;變速恒頻等。
3-5MW海上風電機的主要特點為:運輸問題可以通過海上直接運輸(制造廠設(shè)在海邊),安裝時可以通過大容量海上浮吊來解決。海上浮吊的容量大,超過1500t的浮吊比較普遍。
通常,陸上風電場的成本構(gòu)成為:風電機約占70%,基礎(chǔ)設(shè)施(基礎(chǔ)電網(wǎng)、道路等)約占30%。而海上風電場的成本構(gòu)成為風電機約占30%,基礎(chǔ)設(shè)施(基礎(chǔ)、 海底電纜等)約占70%。但海上風電場由于風力資源好,每年發(fā)電量可比陸上風電場高出50%。同時,大容量的海上風電機由于采用上述新技術(shù),其成本下降, 運行可靠性增加,運行成本降低,這樣就可以做到發(fā)電成本等于或低于陸上風電場。

責任編輯:何健
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