海上風(fēng)力發(fā)電技術(shù)淺析

1、海上風(fēng)力發(fā)電技術(shù)淺析全球海上風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀 據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球2014年新增裝機(jī)量約為1.71GW，全球總裝機(jī)量則達(dá)到8.76GW。英國(guó)，德國(guó)和中國(guó)以最高的新增裝機(jī)容量，在海上風(fēng)電行業(yè)脫穎而出，寫下濃重的一筆。 2014年，英國(guó)仍然繼續(xù)保持領(lǐng)頭羊的地位，新增裝機(jī)量為813MW，遙遙領(lǐng)先次之的德國(guó)。德國(guó)2014年海上裝機(jī)容量達(dá)529MW，雖然于英國(guó)相差甚多，但不會(huì)安于現(xiàn)狀，預(yù)計(jì)今年并網(wǎng)的項(xiàng)目有約2GW，若項(xiàng)目進(jìn)展順利，德國(guó)將超過英國(guó)成為今年海上風(fēng)電發(fā)展最快的國(guó)家。排名第三的是中國(guó)，據(jù)悉，中國(guó)2014年新增裝機(jī)量為229MW，總裝機(jī)量達(dá)到658MW。一.海上風(fēng)電關(guān)鍵技術(shù)海上風(fēng)電場(chǎng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與陸上風(fēng)電基本相

2、似。但與陸上風(fēng)電場(chǎng)相比，海上風(fēng)電場(chǎng)要承受更高風(fēng)力等級(jí)的海風(fēng)，高強(qiáng)度的海浪給風(fēng)機(jī)的沖擊，以及海水的腐蝕作用。海上風(fēng)電場(chǎng)所處的環(huán)境更為復(fù)雜，其技術(shù)要求更加嚴(yán)格。需要對(duì)陸上風(fēng)電場(chǎng)的技術(shù)進(jìn)行新的突破。1.發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì) 大型永磁發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)主要包括電磁設(shè)計(jì)和機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩大部分。 研究發(fā)現(xiàn)，同半徑等圓弧瓦片狀磁極產(chǎn)生的磁通波形最接近正弦，諧波含量少，是理想的磁極形式。 半直驅(qū)發(fā)電機(jī)結(jié)合了雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)和直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)，隨著風(fēng)力發(fā)電各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組性能的逐步提高，在未來(lái)的風(fēng)電傳動(dòng)系統(tǒng)中，采用集成化設(shè)計(jì)和緊湊型結(jié)構(gòu)是未來(lái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)展趨勢(shì)。2.葉片設(shè)計(jì)在風(fēng)機(jī)額定容量下，對(duì)應(yīng)不同槳距角和葉

3、尖速比都有一個(gè)最大風(fēng)能捕獲值。海上風(fēng)機(jī)主要采用大型葉片來(lái)獲得較高的葉尖速比，提高風(fēng)能捕獲量。大型葉片對(duì)材料的質(zhì)量#剛度和強(qiáng)度要求較高，采用環(huán)氧碳纖維樹脂等新型輕質(zhì)材料制成的柔性葉片，可使葉片同比減重 20%40%，且能夠針對(duì)風(fēng)況的變化改變其空氣動(dòng)力型面，改善空氣動(dòng)力響應(yīng)和葉片受力狀況，增加可靠性和對(duì)風(fēng)能的捕獲量，應(yīng)用前景廣闊。圖為吉林重通重慶基地生產(chǎn)的國(guó)內(nèi)2MW最長(zhǎng)風(fēng)輪葉片下線。葉片單支長(zhǎng)57米，是目前國(guó)內(nèi)2MW最長(zhǎng)的風(fēng)電葉片之一。（2015年4月1日）3.近海風(fēng)電場(chǎng)選址風(fēng)電場(chǎng)選址一般包括宏觀選址與微觀選址。宏觀選址是指在一個(gè)較大范圍的地域內(nèi)，通過對(duì)氣象!地理?xiàng)l件等多方面進(jìn)行綜合考察，然后選擇

4、一個(gè)或多個(gè)風(fēng)能資源豐富且有利用價(jià)值的小區(qū)域的過程。微觀選址則是在宏觀選址的基礎(chǔ)上，考慮地形、地貌、交通等因素，在既定的那些小區(qū)域中進(jìn)行篩選，并進(jìn)一步對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行選型及布局，使得整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)具有良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益的過程。 選址軟件：使用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬選址成為了一種必要手段，現(xiàn)在有許多的選址軟件可以發(fā)揮其模擬選址的作用。WAsP（丹麥Riso國(guó)家實(shí)驗(yàn)室）WingSim（WindSim 公司設(shè)計(jì)，基于計(jì)算流體力學(xué)）WindPROWT（法國(guó)Meteodyn公司）WindFarmer（WINDOPS有限公司）4.海上測(cè)風(fēng) 雖然通過海上場(chǎng)址附近的氣象站、石油鉆井平臺(tái)、衛(wèi)星以及船只的觀測(cè)資料,可以對(duì)風(fēng)能

5、資源進(jìn)行初步評(píng)價(jià),但是這些資料的不確定性太大,很難用于準(zhǔn)確估算項(xiàng)目的發(fā)電量,為此,與陸地項(xiàng)目一樣,近海風(fēng)電項(xiàng)目也需要進(jìn)行實(shí)地測(cè)風(fēng)工作,通常在場(chǎng)址安裝測(cè)風(fēng)塔或浮標(biāo)測(cè)風(fēng)設(shè)備。未來(lái)可能會(huì)應(yīng)用超聲波雷達(dá)測(cè)風(fēng)儀和激光雷達(dá)測(cè)風(fēng)儀等先進(jìn)設(shè)備進(jìn)行海上測(cè)風(fēng),這些設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是可以在低平面、流動(dòng)的平臺(tái)上進(jìn)行高空風(fēng)能資源的測(cè)量。下圖為測(cè)風(fēng)塔5.現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè) 現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)可以為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和環(huán)境影響評(píng)價(jià)提供第一手資料,有助于詳細(xì)分析項(xiàng)目技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的可行性。6.風(fēng)電機(jī)組的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)單樁固定式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)-優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)易性適用于2025 m的中淺水域,目前通常采用的直徑為4m,未來(lái)可能達(dá)到56 m。現(xiàn)已逐漸成為風(fēng)電機(jī)組安裝的一種標(biāo)準(zhǔn)方案,并已經(jīng)在許多大型海上風(fēng)電場(chǎng)中采用,桶形基礎(chǔ)是一種新型的海洋工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式,由于它的材料和安裝成本低于樁基礎(chǔ)而受到海上風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的青睞。二.總結(jié) 從海上風(fēng)電的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀、遠(yuǎn)景以及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與安裝等方面,闡述了目前海上風(fēng)電的發(fā)展情況及安裝、運(yùn)行環(huán)境、存在的問題,并介紹了一些海上風(fēng)電大國(guó)在未來(lái)幾年的