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四、风电机组大型化需要解决的技术难题

风电机组的大型化并不仅仅是结构尺寸、塔筒高度的简单放大，会面临一系列的设计和制造技术难题，如长叶片的强度、刚度保证问题，载荷控制问题、结构优化问题等。目前，采用先进控制技术降低机组载荷正越来越成为风电机组的研究热点之一。如独立变桨( IPC)控制技术、塔架动态推力消减控制技术、基于雷达测风的预测控制技术等，其目的都是为了降低关键零部件的极限载荷和疲劳载荷，在保证机组可靠性的基础上，合理控制整机重量的增加。

风电机组大型化的发展，也必然伴随风电技术的不断创新。技术创新是大型风电机组不断发展的主要特征，掌握机组核心设计和制造技术的大型制造企业的全方位优势将逐步显现。为了开发具有真正自主知识产权的大型风电机组，必须攻克高升力翼型叶片设计、先进智能控制算法开发、控制策略优化、载荷和部件优化、整机重量降低、关键部件制造和可靠性提高及整机集成等一系列的新课题。

风电机组个性化

一、机组个性化趋势

我国幅员辽阔，地形地貌复杂，各地风资源差异性较大。因此，整机设计时需针对特定场址条件进行适应性技术改进，即对风电机组进行个性化设计。近年来，随着市场竞争的加剧和设计技术的进步，用户的个性化需求不断上升。如针对北方风电场，需研制低温型风电机组，使其具有抗低温、抗风沙和冰雪的性能;针对东南沿海风电场，需研制抗台风型风电机组，使其具有抗高温、抗台风和防盐雾的性能;而针对西南地区的高原风电场，需研制高原型风电机组，使其能适应高海拔、高太阳辐射、凝露等气候特点。一些公司还开发了风电机组个性化开发系统，可依据实际风况、自然环境、用户具体需求等为风电场定制最适合的机型。

此外，从叶片设计、传动链布置形式、塔筒结构、控制系统等方面推出了许多新的个性化技术。如为了降低长叶片产生的气动噪声，在叶片表面加装涡流发生器或后缘锯齿形设计;为降低塔筒制造成本，设计出了混凝土与钢结构的混合型塔筒;传动链布置在传统的单轴承、双轴承结构形式的基础上，推出了紧凑型、一入多出等新型结构;结合双馈式、直驱式风电机组的特点，推出了兼顾二者优势的中高速半直驱风电机组。

近年来，我国整机制造商对开发适合不同运行环境的风电机组越来越重视，推出了多款低温型、高原型、防台风型等针对特定风电场量身定制的风电机组，提高了风电机组的环境适用性。如太原重工 1.5MW至 3MW系列低温型机组、海装 2MW高原型机组、明阳 1.5MW抗台风型机组等，个性化设计已成为风电整机设计的趋势之一。

二、风轮直径不断加大

据统计，全国范围内年平均风速在 5m/s至 7m/s的低风速资源面积，占全国风能资源区的 68%，且接近用电负荷中心，并网条件较好。随着高风速优质风能资源开发趋于饱和受到“弃风”的影响，低风速风能资源的开发越来越受到关注。为使低风速风电场具备开发价值，低风速机组必须采用更长的叶片，以吸收更多风能。目前，国内已有多种低风速机型投入使用， 1.5MW低风速机组的最大风轮直径已达 100m，2MW低风速机组的最大风轮直径已达 121m。随着叶片长度和扫风面积的增加，切入风速和额定风速都明显下降。如风轮直径 100m的 1.5MW机组，其切入风速为 2.8m/s，额定风速为 9m/s。年平均风速为 5.5m/s时，年等效小时数大于 2000h，大大提高了风能资源的利用率。图 1为不同风速下三种 1.5MW低风速机组的年等效小时数对比(假设年平均风速为 Weibull分布，形状参数 k=2.0)。当年平均风速为 6.5m/s时，风轮直径 100m的 1.5MW机组比风轮直径 88m的 1.5MW机组年发电量提高约 16.1%。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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