海上风力发电及其技术发展综述.pdf

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1、可再生能源ISSN1672-9064CN35-1272/TK海上风力发电及其技术发展综述曹文胜1，2（1集美大学机械工程学院2福建省清洁燃烧与能源高效利用工程技术研究中心福建厦门361021）摘要积极地开发风能对于改善能源结构、缓解能源危机、保护生态环境具有深远意义。从海上风能的特点、海上风力发电机组的发展现状及特点、海上风电开发面临的制约因素，以及欧洲和我国海上风力发电发展现状等方面，综合阐述了海上风力发电及其技术发展。作为发展风电条件得天独厚的福建省，应大力发展海上风电。关键词海上风力发电海上风能发电机组中图分类号：TM614文献标识码：A文章编号：1672

2、-9064(2012)05－056－03风能是可再生能源的重要组成部分，积极地开发风能对了风电机组的可靠性和效率。同时发电机采用多极同步电于改善能源结构、缓解能源危机、保护生态环境具有深远意机，通过全功率变频装置并网。义。风电能源开发主要集中在陆上。但海上风电场具有高风（5）叶片技术的不断改进。对于2MW以下风力机，可以速、低风切变、低湍流、高产出等显著优点，在未来的风电产通过增加塔高和叶片长度来提高发电量，但对于特大型风力业中将占据越来越重要的地位。机，这2项措施可能大大增加运输和吊装难度。新型高效叶1海上风能与风电开发片的气动特性在设计中不断得到优化，使得湍

3、流受到抑制，1.1海上风能的特点发电量提高。由于海上风电场不受噪声和视觉影响的限制，海上年平均风速明显大于陆地。研究表明，由于海面的“两叶片”风力机越来越受到关注。此举可减少叶片数量和轮粗糙度较陆地小，离岸10km的海上风速比岸上高25%以毂设计的复杂性，有利于减少台风等破坏性风速对风力机的上。海上风边界层低，即风速度梯度较城市中心、城郊村庄影响，但其可靠性还需进一步加强。大，故海面上塔高可以适当降低。由于海上大气湍流度较陆（6）永磁同步发电机。永磁同步发电机无需励磁绕组和地低，所以风力机转动产生的扰动恢复慢，下游风力机与上直流电源，也不需要滑环碳刷，结构简单，

4、技术可靠性高，对游风力机需要较大的间隔距离，即海上风场效应较大。通常电网运行影响小。大型风力机越来越多地采用永磁同步发电岸上湍流度为10%，海上为8%。机。通常，同步发电机与全容量变流器结合可以显著改善电1.2海上风力发电机组的发展现状能质量，减轻对低压电网的冲击，保障风电并网后的电网可（1）单机容量MW化。1980年商业化风力机的单机容量靠性与安全性。与双馈式风力机相比，全容量变流器更易于仅为30kW，叶轮直径为15m，而目前世界最大风力机的单机实现低电压运行。容量达到了6MW，叶轮直径为127m。从目前的发展来看，风1.3海上风力发电机组应具备的特点力机设备

5、的大型化还没有出现技术限制，即单机容量将继续降低风力机离岸产生的额外成本是海上风能技术发展增大。面临的主要挑战，其中海底电缆和风力机基础成本占主要部（2）由浅海走向深海。浅海区域的风电场具有安装维护分，它受水深和离岸距离影响大，而受风力机尺寸影响不大。方便、成本较低的特点。然而，随着海上风电技术的发展，浅因此风场应采用大功率风力机以减少风力机个数，从而减少海域风电场的建设远远不能满足风能发展的要求，风电场走基础和海底电缆的成本。一般认为海上风场装机容量在向深海已成为必然趋势。这样会极大丰富海上风能，迅速提100～150MW是比较经济的。高海上风电的供电能力。海上

6、风力机是在现有陆地风力机基础上针对海上风环（3）液压变桨与电气变桨并存。液压变桨低温性能好，响境进行适应性“海洋化”发展起来的。海上风力机具有以下特应速度快，对系统的冲击小，成本较低，并且备品备件较少，点：故障率较低。电气变桨不存在液压油泄漏，环境友好，技术成（1）高翼尖速度。陆地风力机更多的是以降低噪声来进熟。国内普遍采用电气变桨技术，而国外主要采用液压变桨行优化设计，而海上则以发挥空气动力效益最大化来优化。技术。高翼尖速度、小的桨叶面积将给风力机的结构和传动系统带（4）直驱系统。齿轮箱很容易出现故障。直驱系统没有齿来一些设计上的有利变化。轮箱，采用了风轮与发

7、电机直接耦合的传动方式，从而提高（2）变桨速运行。高翼尖速度桨叶设计可提高风力机起作者简介：曹文胜（1973～），男，工学博士，副教授，硕士生导师，主要研究方向：LNG技术、自然能源综合利用与能源安全、制冷系统节能优化。2012．NO．5．56可再生能源ISSN1672-9064CN35-1272/TK始工作风速并带来较大的气动力损失，采用变桨速设计技术可以解决这个问题，它能使风力机在额定转速附近以最大速度工作。（3）减少桨叶数量。现在大多数风力机采用3桨叶设计，存在噪声和视觉污染。采用2桨叶设计会带来气动力损失，但可降低制造、安装等成本，可以作为研究的一个方向

8、。（4）高效发电机。研制