风力发电的发展趋势

世界风力发电技术已逐渐完善，就其发展趋势而言，主要反映在小容量向大容量发展，定桨距向变桨距、变速恒频发展，陆上风力发电向海上风力发电发展，结构设计向紧凑、柔性、轻盈化发展等方面。

（1）小容量向大容量发展。风力发电机组容量的增大，有利于提高风能的利用效率，降低单位成本，扩大风电场的规模效应，减少风电场的占地面积。目前风力发电机组的最大容量可达到5 MW，由德国生产。海上风电场的风力发电机组比陆上风力发电机组的容量更大。

（2）定桨距向变桨距、变速恒频发展。风能是一种能量密度低、稳定性较差的能源。由于风速、风向会随机性变化，引起叶片攻角不断变化，因此风力发电机的效率和功率会产生波动，并使转动力矩产生振荡，影响电能的质量和电网的稳定性。随着风力发电技术的发展，现在许多风力发电机组采用了变桨距调节技术，其叶片的安装角可以根据风速的变化而改变，使气流的攻角在风速变化时保持在一个比较合理的范围内，从而可在很大的风速范围内保持较好的空气动力特性，获得较高的效率，特别是在风速大于额定风速的条件下仍可保持输出功率的平衡。

（3）陆上风力发电向海上风力发电发展。随着风电场规模和单机容量的发展，人们很自然地把目光投向海上风电场。一般认为2 MW是陆上风力发电机组发展的极限。目前，发展海上风电场受到了广泛的重视。海上的风能资源是一种永续能源，海上的风速比陆地的大，而且风力稳定。一般陆上风电场的利用小时数为2000～2600 h，而在海上可达3000 h。(https://www.daowen.com)

（4）结构设计向紧凑、柔性、轻盈化发展。如充分利用由高新复合材料制成的叶片，以加长风力发电机叶片的长度；省去发电机轴承，发电机直接与齿轮箱相连，以使转矩引起的振动最小；无变速箱系统，采用多极发电机与风轮直连的结构；发电机的永久磁铁采用水冷方式；调向系统安装在塔架底部；整个驱动系统安装在紧凑的整铸框架上，以便使荷载力以最佳方式从轮毂传导到塔筒上等。

（5）基于水平轴风力发电机组的技术特点突出，特别是具有风能利用率高、结构紧凑等方面的优势，使其成为当前大型风力发电机组发展的主流技术，并占有世界风电设备市场95％以上的份额。并且随着风力发电机组向大型化方向发展，桨距的控制方式也逐渐增多。另外，直驱式风力发电机组能有效地减少由于齿轮箱故障而导致的风力发电机组停机的情况发生，从而提高系统的运行可靠性，降低设备的维修成本。直驱式风力发电机组研发技术的关键是发电机系统，随着高性能材料、电机设计技术和电子变流器制作技术的进步，此种机型具有很好的发展前景。