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[摘 要]事实上，当下的能源使用很大程度上依赖着不可再生能源，但随着该类能源储备总量的进步，巨大消耗之下的能源危机也逐渐在全球范围内爆发。加上近年来环境危机也受到了世界各国懂的广泛重视，清洁能源受到了更加广泛的关注和重视，例如：电力资源作为电能转化的两大根源，水能与风能也受到广泛关注，但是风能由于早期缺乏足够重视，反而在现阶段爆发出了更加大的发展潜力。据此，本文从风力发电产业的发展历程为切入点，介绍了风力发电机的技术沿革，也对未来的风能发电技术提出了自己的看法。希望在不断扩大的风能发电产业中，通过对现状和发展前景的客观分析，为我国今后的技术发展方向提供一定的参考。
[关键词]风力发电；直驱式；能源；发电机组；技术
中图分类号：TM614 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）15-0260-01
近年来高速增长的全球经济加重人们的能源需求量，也因此引发了新一轮的能源革命。迫于能源对人类发展的必要性，在不可再生能源不断消耗的同时，人们需要尽快完成具有低污染和可再生特点的清洁能源作为替代的研究，这是实现人类可持续发展的重要研究。自能源危机发生以来，不断有新型能源被开发与利用，电力资源便是其中应用最广泛的一类，但是电能并不能凭空产生，只有通过其他能量形式来进行转换，例如：潮汐能、太阳能以及风能等等。于是科学家在投入新一轮的研究之后，对各类能源的转换有了更深的研究，虽然相互之间各具优势，但是风能凭借着建设周期短、循环利用以及环境要求低等特点，得到了世界各国的重视。同时，风力发电作为一项低排放和低污染的电力发展模式，是实现能源可持续发展的重要选择之一，也是我国重点建设的方向。据统计，我国已经在2014年实现了新增装机量超两万MW的目标。然而仅仅止步于装机总量增加的电力产业发展是不够的，还需要通过强化电网基础设施的建设和技术问题解决能力来实现全面发展，这就需要对风力发电技术发展有深刻的理解和认识。
一、风力发电产业的发展历程
事实上，早在上个世纪的风力发电就已经进入到了全球性的发展阶段，而且从全球总量来看保持了至少每年20%的增速。预计在2020年为止，该行业的总估值将超过目前的2.5倍以上。随着风力发电产业在技术水平和产业模式上的日趋成熟，配合各国的可再生能源的引导政策，使得风力发电产业具有相当乐观的发展前景。这项兴起于上个世纪八、九十年代的风电技术，在机组容量和机组制造技术不断发展成熟的同时，也为商业化和产业化提供基础。尤其是1997年，双馈异步和永磁直驱式变速恒频风电机组的出现，使得兆瓦级风力发电机组的主流技术形式得到了确立。
从目前风力发电机组的技术应用看，风力发电系统的技术严格主要集中在控制和运行两个领域，出现了以变速与恒速为却分的两大恒频发电系统。在风力发电初始阶段，采用较多的为定桨距恒速恒频风力机，但其最大的缺点是不能够根据风速变化进行桨距角的调节，导致风能利用率较低。随着风力发电技术日趋成熟，单机容量不断增大，低效率的定桨距角控制风机的策略已经无法满足风电产业的发展需求。
二、直驱式风力发电技术的分析
虽然双馈感应风力发电机组研究时间较长，而且是早期就已经大量投入建设的机组之一，占据目前市场份额的50%以上，主要是由于该类技术具有运行能力强的特点。但其不足之处也十分明显，例如：发电机组具有较高的转速要求，电网故障往往容易干扰发电机的正常运行。而直驱式的风力发电机组则具有下列四个特点：（1）利用磁极对数的增设来降低转子的转速要求，而且无齿轮技术的应用也减少了机械故障的发生概率，有效提高了机组的使用周期，强化机组的稳定性。（2）因为中介传动部件的精简，有效地优化机组的制备和装配实践，也有利于机械配件制造的材料节约，具有较高的经济效益。（3）通过永磁体的应用，有效精简机组部件的应用，运行效率和稳定性都有了很大程度的提升。（4）事实上，永磁机组由于具备较大的外围接触面积，提供良好的散热渠道，便于自然风冷的发生。
从目前主流的两大风力发电机型看，得益于变速恒频系统可以进行桨距角的有效控制，在较大的风速变动区间类将叶尖速比保持在最佳的状态，实现功率的最大运行模式。同时，这类技术的应用也极大推动了定桨距恒速恒频逐渐向变桨距变速恒频的过渡。目前，双馈感应发电机仍旧具有很大的市场份额，以Vestas、Siemens、Repower等为首的全球性风电机组制造商便是应用双馈感应风电技术。而我国则涌现了一批以华锐风电为首的风电企业，也将该类技术作为战略发展方向，主要是考虑到该类技术具有成熟的产业模式，技术应用也更加熟悉与安全。而直驱式永磁发电机虽然和双馈发电机同样兴起于上个世纪，但是受困当时技术水平的限制，一直在发展上落后于后者。而在近几年，由于其他领域技术的发展，使得直驱式发电机的优势得以进一步凸显，实现跨越式的发展。目前，该技术已经在世界范围内得到了认可，尤其以德国、丹麦以及美国等在直驱永磁发电技术占据了领先的优势。其中以挪威所拥有的直驱式发电机组风电场最大，由于配置无齿轮直驱同步风电机组，其效率最大值甚至高达98%。但是该类机组的主要承建企业是德国西门子公司。
从目前我国的情况来看，国内也涌现出了不少的风电企业，如金风、华锐、明阳和其他同行企业，其中湘电风能和金风科技等公司最具有代表性。
三、未来风力发电技术的发展趋势
（一）直驱式与全功率变流技术的高速发展应用
由于无齿轮箱直驱模式所展现出来的高效性、低故障以及稳定性等优势，使得机组的使用寿命和维护成本得到了巨大的优化。这项技术最早是西门子公司应用在位于丹麦西部的两台（3.0MW）直驱式风电机组当中。而我国对该项技术的应用是在金风公司与德国Vensys公司进行合作之后，并且制备超过千台（1.5MW）直驱风电机组已经投入到国内风电场之中运行。除此之外，还有我国的湘电公司，也制备了大批量（2.0MW）直驱风电机组投入市场。还有不少诸如广西银河艾迈迪、航天万源等高新技术企业在研发直驱风电机组。而该类机组的研发和大面积应用，也在一定程度预示着全功率变流技术的未来趋势。这也得益于全功率变流技术在低电压穿越问题上的解决优势，更使得处于故障状态下的机组控制有了更好的解决。
（二）机组融入智能联网控制技术
随着风电机组运行和控制特点的不断清晰，智能化联网控制系统应用于风电机组也有新的发展，很大程度地改善了过去非线性和随机扰动等方面的问题。作为影响风电机组的使用寿命和稳定性的主要原因，极限载荷和疲劳载荷的控制显得至关重要。而智能化控制模式的应用，则使得机组控制可以更加精确和规范，对极限载荷和疲劳载荷状态进行有效的调节，使得机组效益有了进一步的提升。
结束语：
通过对于风力发电技术发展的解析，不难发现可再生能源的发电技术可以很大程度地保障全球生态环境，也能提供必要的能源，是目前实现电力产业可持续发展的重要方向，也是全球电力机构研究的重点领域。从我国目前的情况来看，风力发电已经逐步成为了电力产业发展的新方向和新重点。因此，在未来我国技术人员除了坚持一贯的研究作风之外，更需要积极强化对实践经验的总结，强化对直驱式风力发电技术的发展研究，更好地促进风力发电行业产业化、商业化的发展和推广。
参考文献：
[1] 陈荣.直驱式风力发电技术及其发展[J].盐城工学院学报（自然科学版），2010，02：1-6+26.
[关键词]风力发电；直驱式；能源；发电机组；技术
中图分类号：TM614 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）15-0260-01
近年来高速增长的全球经济加重人们的能源需求量，也因此引发了新一轮的能源革命。迫于能源对人类发展的必要性，在不可再生能源不断消耗的同时，人们需要尽快完成具有低污染和可再生特点的清洁能源作为替代的研究，这是实现人类可持续发展的重要研究。自能源危机发生以来，不断有新型能源被开发与利用，电力资源便是其中应用最广泛的一类，但是电能并不能凭空产生，只有通过其他能量形式来进行转换，例如：潮汐能、太阳能以及风能等等。于是科学家在投入新一轮的研究之后，对各类能源的转换有了更深的研究，虽然相互之间各具优势，但是风能凭借着建设周期短、循环利用以及环境要求低等特点，得到了世界各国的重视。同时，风力发电作为一项低排放和低污染的电力发展模式，是实现能源可持续发展的重要选择之一，也是我国重点建设的方向。据统计，我国已经在2014年实现了新增装机量超两万MW的目标。然而仅仅止步于装机总量增加的电力产业发展是不够的，还需要通过强化电网基础设施的建设和技术问题解决能力来实现全面发展，这就需要对风力发电技术发展有深刻的理解和认识。
一、风力发电产业的发展历程
事实上，早在上个世纪的风力发电就已经进入到了全球性的发展阶段，而且从全球总量来看保持了至少每年20%的增速。预计在2020年为止，该行业的总估值将超过目前的2.5倍以上。随着风力发电产业在技术水平和产业模式上的日趋成熟，配合各国的可再生能源的引导政策，使得风力发电产业具有相当乐观的发展前景。这项兴起于上个世纪八、九十年代的风电技术，在机组容量和机组制造技术不断发展成熟的同时，也为商业化和产业化提供基础。尤其是1997年，双馈异步和永磁直驱式变速恒频风电机组的出现，使得兆瓦级风力发电机组的主流技术形式得到了确立。
从目前风力发电机组的技术应用看，风力发电系统的技术严格主要集中在控制和运行两个领域，出现了以变速与恒速为却分的两大恒频发电系统。在风力发电初始阶段，采用较多的为定桨距恒速恒频风力机，但其最大的缺点是不能够根据风速变化进行桨距角的调节，导致风能利用率较低。随着风力发电技术日趋成熟，单机容量不断增大，低效率的定桨距角控制风机的策略已经无法满足风电产业的发展需求。
二、直驱式风力发电技术的分析
虽然双馈感应风力发电机组研究时间较长，而且是早期就已经大量投入建设的机组之一，占据目前市场份额的50%以上，主要是由于该类技术具有运行能力强的特点。但其不足之处也十分明显，例如：发电机组具有较高的转速要求，电网故障往往容易干扰发电机的正常运行。而直驱式的风力发电机组则具有下列四个特点：（1）利用磁极对数的增设来降低转子的转速要求，而且无齿轮技术的应用也减少了机械故障的发生概率，有效提高了机组的使用周期，强化机组的稳定性。（2）因为中介传动部件的精简，有效地优化机组的制备和装配实践，也有利于机械配件制造的材料节约，具有较高的经济效益。（3）通过永磁体的应用，有效精简机组部件的应用，运行效率和稳定性都有了很大程度的提升。（4）事实上，永磁机组由于具备较大的外围接触面积，提供良好的散热渠道，便于自然风冷的发生。
从目前主流的两大风力发电机型看，得益于变速恒频系统可以进行桨距角的有效控制，在较大的风速变动区间类将叶尖速比保持在最佳的状态，实现功率的最大运行模式。同时，这类技术的应用也极大推动了定桨距恒速恒频逐渐向变桨距变速恒频的过渡。目前，双馈感应发电机仍旧具有很大的市场份额，以Vestas、Siemens、Repower等为首的全球性风电机组制造商便是应用双馈感应风电技术。而我国则涌现了一批以华锐风电为首的风电企业，也将该类技术作为战略发展方向，主要是考虑到该类技术具有成熟的产业模式，技术应用也更加熟悉与安全。而直驱式永磁发电机虽然和双馈发电机同样兴起于上个世纪，但是受困当时技术水平的限制，一直在发展上落后于后者。而在近几年，由于其他领域技术的发展，使得直驱式发电机的优势得以进一步凸显，实现跨越式的发展。目前，该技术已经在世界范围内得到了认可，尤其以德国、丹麦以及美国等在直驱永磁发电技术占据了领先的优势。其中以挪威所拥有的直驱式发电机组风电场最大，由于配置无齿轮直驱同步风电机组，其效率最大值甚至高达98%。但是该类机组的主要承建企业是德国西门子公司。
从目前我国的情况来看，国内也涌现出了不少的风电企业，如金风、华锐、明阳和其他同行企业，其中湘电风能和金风科技等公司最具有代表性。
三、未来风力发电技术的发展趋势
（一）直驱式与全功率变流技术的高速发展应用
由于无齿轮箱直驱模式所展现出来的高效性、低故障以及稳定性等优势，使得机组的使用寿命和维护成本得到了巨大的优化。这项技术最早是西门子公司应用在位于丹麦西部的两台（3.0MW）直驱式风电机组当中。而我国对该项技术的应用是在金风公司与德国Vensys公司进行合作之后，并且制备超过千台（1.5MW）直驱风电机组已经投入到国内风电场之中运行。除此之外，还有我国的湘电公司，也制备了大批量（2.0MW）直驱风电机组投入市场。还有不少诸如广西银河艾迈迪、航天万源等高新技术企业在研发直驱风电机组。而该类机组的研发和大面积应用，也在一定程度预示着全功率变流技术的未来趋势。这也得益于全功率变流技术在低电压穿越问题上的解决优势，更使得处于故障状态下的机组控制有了更好的解决。
（二）机组融入智能联网控制技术
随着风电机组运行和控制特点的不断清晰，智能化联网控制系统应用于风电机组也有新的发展，很大程度地改善了过去非线性和随机扰动等方面的问题。作为影响风电机组的使用寿命和稳定性的主要原因，极限载荷和疲劳载荷的控制显得至关重要。而智能化控制模式的应用，则使得机组控制可以更加精确和规范，对极限载荷和疲劳载荷状态进行有效的调节，使得机组效益有了进一步的提升。
结束语：
通过对于风力发电技术发展的解析，不难发现可再生能源的发电技术可以很大程度地保障全球生态环境，也能提供必要的能源，是目前实现电力产业可持续发展的重要方向，也是全球电力机构研究的重点领域。从我国目前的情况来看，风力发电已经逐步成为了电力产业发展的新方向和新重点。因此，在未来我国技术人员除了坚持一贯的研究作风之外，更需要积极强化对实践经验的总结，强化对直驱式风力发电技术的发展研究，更好地促进风力发电行业产业化、商业化的发展和推广。
参考文献：
[1] 陈荣.直驱式风力发电技术及其发展[J].盐城工学院学报（自然科学版），2010，02：1-6+26.