浅谈大型陆上风力发电技术.docx

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浅谈大型陆上风力发电技术

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摘要：风能作为可再生能源，成了继水能之后最具开发潜力的能源之一，在政府的经济补贴和国家的政策鼓励下，风力发电技术得到快速发展，很多的发电企业在该领域投资发展风能发电技术，风能发电行业成了快速发展的新秀。该文首先对大型陆上风力发电技术进行论述，其次介绍了大型陆上风机关键技术，最后简述了我国大型陆上风机技术存在的不足之处及发展方向，希望为相关研究人员提供借鉴与参考，促进我国大型陆上风力发电技术的发展。

关键词：再生能源；陆上风力发电；发电技术

引言

风能是一种绿色能源,随着能源危机和环境保护的双重压力,风力发电技术的不断发展,设备成本的不断降低,风能已成为除水能外最具经济利用和产业化开发价值的可再生能源,其发电成本已接近常规能源。目前,可再生能源法的实施和政府的支持,国内的一大批企业纷纷介入风电行业,特别是兆瓦级大型风力发电技术引进和研制快速发展,风电产业已成为国内迅速发展的新兴产业。最后,就大型陆上风力发电技术的国内外发展现状和关键技术进行综述。

1风力发电原理

风力发电的原理是把风能转化为机械能，再将机械能转化为电能进行输出。具体过程是通过风带动风机叶片转动，从而使发电机内部线圈旋转切割磁场，最终产生感应电流，并被储能装置以电能的形式储存起来。通常风力发电机由风轮叶片、低速轴、高速轴、风速仪、塔架、发电机、液压系统、电子控制系统等部件组成。其中，风轮是将风能转化为机械能的装置，根据风向的变化调节风轮方向，可以最大限度地利用风能。塔架是连接支撑风轮和发电机的支架，其高度是由周围地势和风轮大小决定的，以确保风轮的正常运行。发电机是将风轮产生的机械能转化为电能的装置。在风机构造中，定义风轮叶片尖端线速度与风速之比为叶尖速比，是风机的重要参量，其大小是影响风机功率系数的重要参数。通过设计风轮的不同翼型和叶片数，可以改变叶尖速比。风机组的功率调节是风力发电系统的关键技术手段，其主要方式包括定桨距失速调节、变桨距失速调节和主动失速调节三种。定桨距失速调节将风机叶片和轮毂固定，叶片顶角不能随风速进行调整，其结构相对简单，可靠性强，风机输出功率随风速而变化，因此在低风速下其利用率较低。变桨距调节是通过改变桨距角调整风能的转化效率，尽可能的提高风能转化效率，使风机输出功率保持平稳。主动失速调节是通过叶片主动失速来调节输出功率。当风速低于额定风速时，通过控制系统进行调控；当风速超过额定风速时，变桨系统通过增加叶片攻角使叶片失速，从而限制风轮的吸收功率。

2大型陆上风力发电机的关键技术

2.1大型陆上风力发电机机械部件技术情况

大型陆上风力发电机是由齿轮箱、发电机、叶片、轮毅、主轴、机舱座和塔架等组成的。在施工时，对于叶片和齿轮箱等部件的技术要求相对较高，如果叶片设计不合理很可能在使用过程中突然发生断裂，最终影响风力发电机组的正常使用，且叶片的形状与风力发电机组和风能的利用效率有较大联系，因此研究设计人员在设计叶片时，需要考虑的影响因素较多，象叶片的大小、形状、耐久性、叶片与齿轮之间的摩擦力大小，在遇到强风的情况下是否会因为转速过快而发生破坏等因素。因此设计人员在进行设计时需要在进行较多的实验之后，才能确定合适的使用叶片及相关配套机械设施。

2.2大型陆上风机控制策略

对于一台完美的风机,不仅需要好的气动设计,还需要好的控制策略,只有充分发挥二者的性能并结合在一起,才能使整个风机性能尽可能高地发挥出来。对于大型陆上风机,其控制变量主要是功率和安全控制,针对如何提高风能利用效率,保障风机安全运行等目的,提出了一系列控制策略。这些控制策略主要包括变桨控制、变速恒频控制、整机控制和整机安全、状态、运行及监测控制等。这些控制策略就像人的大脑一样,指挥着风机高效安全运行。

2.3大型陆上风机控制管理技术

采用大型陆上风机主要通过其大功率与安全控制管理策略控制生产变量与生产效率，这其中就包括了变桨控制、整机控制、变速恒频控制以及整机安全、状态、运行与监测控制等等。这些管控措施追求精细化管理内涵，可指挥风机实现高效安全生产运行过程。例如直驱式风机就采用了直接驱动技术，它不需进齿轮箱传动，主要通过风轮驱动发电机发电，在风电转换效率与降噪效率方面表现良好，可最大限度降低风机齿轮箱运行故障，提高风机生产效率，降低生产成本。运用大型陆上风机管理风电生产在我国已经获得认可，但其生产管理技术依然还处于攻关试验发展阶段，就目前的国内风电市场运作状况来看，像上海电气已经联合国外企业(Aero-dyn)开发设计了全新2．0MW大型陆上风机，它是目前全球容量最大的陆上风机，这一风机的联合开发与生产管理应用也强化了我国自主研发风机、自主开展风电生产的决心。

3国内大型