中国轻工业出版社高等学校新能源科学与工程专业教材风力发电原理与技术/韩巧丽/普通高等教育十三五规划教材

风力发电技术发展现状 风电机组的发展主要呈现?大型化、?桨距、变速运行、无齿轮箱等特点。目前全球风电制造技术发展主要有以下特点。 （1）水平轴风电机组技术成为主流 水平轴风轮具有风能转换效率高、转轴较短，在大型风电机组上成本较低等优点，是风电发展的主流机型，并占到95%以上的市场份额。垂直轴风电机组因转轴过长，风轮转换效率器，起动、停机和变桨困难等问题，市场份额很小，应用数量有限。 （2）风电机组容量大型化 风电机组风轮直径和输出功率逐年趋于大型化。近几年风轮直径80-130m，输出功率达到8MW，陆上以2-3ＭＷ机组成为了主导机组，近海风电机组3-5MW机组成为了主导机组。 （3）叶片设计理论和技术不断发展 风力机叶片设计理论计算应用来自航空专业的空气动力学知识和经验，逐步发展为贝茨极限、简化风车法、Glauert理论、动量叶素理论、Schmits理论、叶栅理论。叶片翼型，从当初飞机使用翼型开始，转变为*近使用的专用风力机翼型，在低雷诺数领域内德到更高的升阻比等，与飞机使用翼型比较厚度增加，有利于结构设计。 为了增加叶片的刚度，在叶片长度大于50m时广发使用强化碳纤维材料，热塑性复合材料叶片发展趋势。目前使用的风电叶片都是由热固性复合材料制造，很难自然降解。热塑性复合材料具有可回收利用、质量轻、抗冲击性能好、生产周期短等一系列优异性能。但是，使用热塑性复合材料制造叶片的工艺成本较高，成为限制热塑性复合材料用于风力发电叶片的关键问题。 分段式叶片发展趋势由于玻璃纤维使用的环氧树脂或多元脂产量大，价格便宜,传统的兆瓦级风电机组叶片普遍都是采用玻璃钢强化塑料（GFRP）制作。玻璃钢强化塑料由于刚度和强度的限制，使大型风电机组叶片质量太重，导致制造、运输和安装的困难。为了方便兆瓦级叶片的道路运输，某些公司已经开始尝试分段制作叶片。 （4）变速恒频技术 在恒速恒频技术发展为变速恒频，变速运行的风电机组具有发电量大、对风速变化的适应性好、生产成本器、效率高等优点。变速恒频机组中应用较多是双馈异步发电机。随着电力电子技术发展，大型变流器在双馈发电机组及直驱式永磁发电机组中广泛应用，结合变桨距技术在额定风速下具有较高的效率，在额定风速上发电机输出功率更加平稳。 （5）直驱技术 传统的风电机组叶轮和发电机之间有增速齿轮箱，随着风电机组容量增加，其重量增大、故障率增多、噪音增加，维修成本增加。为此研发了多级转速发电机与叶轮直接连接进行驱动方式，减少维修成本、降低噪音。 （6）智能化控制技术 叶片智能化发展趋势。风电机组运行过程中，一旦出现叶片所承受外界载荷（温度、风速、风载等）超过设计载荷、叶片主体产生裂纹、外界雷击等可能对叶片造成损伤的情况时，监控系统就会发出预警信号，以便对叶片进行及时的调整、维护和保养，提高风电机组运行的可靠性。 （7）近海风力发电 风电场占用陆地，向近海风力发电是必然，近海风资源丰富、对噪声要求低，今后近海风电机组发展方向为单机容量大、维修性好、可高性高。 近海风资源测试评估、风电场选址、基础设计及施工、机组调装技术等工作越来越受到重视。