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浅谈兆瓦级海上风力发电机的研究

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摘要：本文介绍了国、内外海上风电的发展现状及趋势，同时分析了MW级海上风电发展的难点所在，并根据双馈异步风力发电机的特点提出了相应的解决办法。

论文关键词：兆瓦,双馈,风力发电机

可再生能源长期推动因素主要来源于传统能源的枯竭和环保要求，风电是目前除水电外成本最为接近传统能源的可再生能源，金融危机导致的全球经济增长减缓并未改变推动风电长期发展的驱动力因素；石油等传统需求的暂时放缓，仅仅对传统能源可使用年限的轻微延展，并未改变寻求替代能源的必然选择；其次，从“巴厘岛路线图”看，全球各国对于后《京都议定书》时代的环保要求更为迫切和明确，清洁能源的发展空间更加确定。

目前来看，海上风能储量大大优于陆上，因此，海上风电发展将会是未来风电发展的主要方向。

1国外海上风电发展现状及趋势

目前，欧洲是海上风电发展最快的地区。截至2009年底，全球共有12个国家建立了海上风电场，其中10个位于欧洲，中国和日本有小规模的安装。根据欧洲风能协会（EWEA）的必威体育精装版统计，2009年欧洲水域的八个海上风电场总计安装199台海上风力涡轮机并实现了并网，总容量为577MW，较2008年增幅超过50%。其中，最小装机容量为2.3MW（挪威的Hywind），最大装机容量为209MW(HornsRev2)。另外，欧盟15个成员国和其他欧洲国家，有超过100GW的海上风力发电项目正在规划中。

2中国海上风电发展趋势

中国近海风场的可开发风能资源是陆上实际可开发风能资源储量的3倍，其风能储量远高于陆上，未来发展空间巨大。

现在看东部沿海地区的滩涂及近海具有开发风电的良好条件，其中江苏、浙江两省将成为我国海上风电的重点省份，两省近海风资源到2020年规划开发容量分别为700万千瓦和270万千瓦。此外，全国各地酝酿及在建的海上风电场还包括广东湛江、广东南澳、福建宁德、浙江岱山、浙江慈溪、浙江临海、山东长岛等。目前，江苏、上海的海上风电规划已经完成，待其他地方海上风电规划全部完成之后，将汇总形成全国性海上风电规划。

3海上风力发电机的研究

3.1海上自然环境的研究及其对风力发电机的影响

海面上自然环境状况，十分复杂，具体包括盐雾、潮湿、热带气旋，雷电等环境，以下逐一分析各种环境及其对风力发电机的影响。

3.1.1盐雾环境及其对风力发电机的影响

3.1.1.1盐雾的形成

空气中能容纳一定量的水汽，气温愈高，空气中所能容纳的水汽愈多，反之愈少。当空气温度低到不能容纳原先所含有的水汽时，即相对湿度过大时，过剩的水汽便凝结成小水滴。漂浮在空气中，沿海地区空气中含有大量随海水蒸发的盐分，其溶于小水滴中便形成了浓度很高的盐雾。

3.1.1.2盐雾的腐蚀特点

盐雾中的主要成分为NaCl，而NaCl的溶液中是以Na+和Cl-的形态存在的，由盐雾技术研究的“集成电路的可靠性试验”得知盐雾的沉积率与Cl-的浓度成正比关系，所以在含盐浓度高的海边，其沉积率也很大，高浓度的盐雾自然成为NaCl溶液的载体。而由试验又可以知道盐雾的腐蚀作用受到温度和盐业浓度的影响，当温度在35℃，盐液浓度在3%时其对物体的腐蚀（化学反应）作用最大。盐雾中高浓度的（）迅速分解为离子和活跃的离子与分子式很活跃的金属材料发生化学反应生成强酸性的金属盐，其中的金属离子与氧气接触后又还原生成较稳定的金属氧化物。

因此，盐雾对金属物的腐蚀破坏主要条件有：浓度、温度、含氧量

3.1.1.3盐雾对风力发电机的危害

我国东南部沿海，属南亚热带季风气候区，多年年平均气温都在20℃以上，年平均最高气温26℃，年平均最低气温19℃左右。盛行的海陆风把含有盐分的水汽吹向风电场与设备元器件大面积接触，这些因素使设备受盐雾腐蚀的速度大大加快。盐雾给风力发电机本体带来的危害主要为：

经过一系列的化学反应后使设备原有的强度遭到破坏，使风力发电机的承受最大载荷的能力大大降低，使设备不能达到设计运行要求，给设备安全运行带来严重后果。

盐雾与设备电器元件的金属物发生化学反应后使原有的载流面积减小，生成氧化合物使电气触点接触不良，它们将导致电气设备故障或毁坏。给风场的安全、经济运行造成大的影响。

另外，由于盐雾是以小水滴作为载体，因此会大大影响电机的绝缘性能。

4海上风力发电机的研究

4.1海上风力发电机基础形式

海上和陆上风电机组的主要差别在于基础。为了承受海上的强风载荷、海水腐蚀和波浪冲击等，海上风电机组的基础远比陆上的结构复杂、技术难度高、建设成本高。

4.2海上风力发电机类型

目前，国内风机种类大概可分为三类：直驱风机、双馈风机、半直驱风机。其中直驱风机代表企业为金风科技，双馈风机代表企业为华锐风电，半直驱风机许多企业均有涉及，但还没有成为市场主流。专家表示：“