吴焕清 吴亦昊
中国电建集团福建省电力勘测设计院有限公司 福建省 福州市 350003
摘要：虽然我国的风力发电正在稳步发展的过程中，但仍然存在着一定的问题阻碍着风力发电行业的发展。随着风力发展在我国发电行业中所扮的角色越来越重要，有效的解决风力发电行业所存在的问题，保证风力发电行业的健康发展十分重要。鉴于此，本文主要分析风电机组技术现状分析及未来发展趋势预测。
关键词：风电机组；技术现状；发展趋势
中图分类号：F426 文献标识码：A
1、引言
近些年，风力发电、水力发电、清洁能源等词汇已经成为了我国的热点话题。为保证环境的可持续发展，保证健康良好的生态环境，清洁能源的使用十分重要。风力发电是新能源发电的主要项目，也是国家大力投资发展的项目。2018年，国家发布了12项国家政策、27项地方政策。2019年，国家发改委、国家能源局、中共中央国务院等又发布了《绿色产业指导目录（2019年版）》《产业结构调整指导目录（2019年本，征求意见稿）》《关于2019年风电、光伏发电项目建设有关事项的通知》等三十几项政策，这表明了国家对风能等绿色能源产业大力扶持与坚持发展的决心。
2、我国风能资源的分布
我国地理位置优越，北邻西伯利亚平原，东靠太平洋，南抵印度洋海域，受南印度洋的西南季风、澳大利亚北部的东南信风以及支气流源于北太平洋副热带高压给中国大陆带来的东南季风和南季风影响，我国具备安装风力发电机条件的地域十分广阔。
我国幅员辽阔，960万平方公里的土地上有着许多的草原、高原、山地等，这些都是风力资源十分丰富的地区；此外，我国还有着长达18000多公里的漫长海岸线，在那里，风力发电机有着无限的发展潜力。
利用风能发电不但可以解决我国目前能源短缺的问题，而且同时可以满足低碳绿色的可持续发展目标，这是传统发电所无法比拟的优势。
有关数据显示，中国陆上离地10m高度风能资源总储量约43.5亿kW，占据世界第一。海上10m高度可开发和利用的风能储量约为7.5亿kW。中国气象局2003年开展的全国风能资源第三次普查显示，我国可开发的（风能功率密度不低于150W/m2）的陆地面积约为20万km2。
3、风电机组技术现状分析
3.1、机组单机容置不断增加
2018年，我国新增风电机组的单机容量平均功率为2.2MW(欧洲2.7MW)，与2017年的2.1MW相比，增长3.4%?海上风电具有发电量髙、单机装机容量大、机组运行稳定、适合大规模开发等优点，成为全球风电场建设的新趋势?全球海上风电总装机容量有望在2030年达到100GW?2018年，欧洲新吊装海上风电机组的平均单机容量P为6.8MW(中国3.8MW)，比上一年增加15%?
3.2、机组传动技术分析
风电技术经过30多年的发展，技术己日趋完善，风电机组由早期的定桨距、变桨距控制方式到目前普遍使用的变速恒频控制方式，单机容量也由早期的几兆瓦增加到现在的10MW，12MW?在风电机组的设计和选型中，传动链驱动技术是一个非常重要的因素?机组传动技术由早期的齿轮箱技术(单机容量较小)、双馈技术等发展到目前全球市场上主要采用的高速齿轮箱为核心的高速传动链技术、直驱技术和中速传动链技术共存的局面?
3.3、主流机组配型分析
在风电机组设计中，发电机的技术路线选型需要与传动链的选型相匹配?目前全球市场上主要采用的发电机技术包括异步型和同步型?异步型包括：双馈异步发电机技术和鼠笼式异步发电机技术；同步型包括：永磁同步发电机技术和电励磁同步发电机技术?
主流的机组配型如下：①高速传动链技术结合双馈异步发电机技术配型(HSG-DFIG)?由转子侧变流器调节输出功率，变流器功率只占机组额定功率的20%￣30%，成本较低，但对电网的友好性较差；②高速传动链技术结合鼠笼式异步发电机技术配型(HSG-IG)?相比于HSG-DFIG，无调频功能，需配备全功率变流器，对电网的友好性较强；③直驱技术结合永磁发电机技术配型(DD-PMG)?发电机体积、重量较大，发电机受稀土磁材料价格波动影响较大，需配备全功率变流器，对电网的友好性较强；④直驱技术结合电励磁发电机技术配型(DD-EESG)?电励磁技术要求较高，需配备全功率变流器，对电网的友好性较强；⑤中速传动链技术结合永磁发电机技术配型(MSG-PMG)，简称半直驱。对齿轮箱、发电机的要求均有所降低，可进行紧凑型、大型化设计，需配备全功率变流器，对电网的友好性较强。
4、风电机组技术的前景预测
海上风电规模化高速发展，订单向四强企业聚集，领头羊上海电气ROE预计超过4.5%。受《风电发展“十三五”规划》2020年海上风电并网目标，以及降低核准电价政策的影响，2020年海上风电将迎来快速发展期，从而促进行业朝着降低度电成本的机组大型化路径发展。在此过程中，已经布局大容量机组的四强企业——上海电气、金风科技和明阳智能和远景能源将在2020年继续领跑海上风电行业，其中领头羊上海电气凭借技术优势和规模效益将继续维持40%~50%的市场占有率。因此，预测2020年龙头企业上海电气ROE将超过4.5%，明阳智能ROE约为12%。
抢装风潮促进风机量价齐升，整机龙头企业金风科技ROE可达12%。受2021年新核准陆上风电全面实现平价上网的政策影响，2020年陆上风电的抢装热潮将在2019年的基础上持续升温，风机整机需求将不断增加，风机价格持续走高。作为整机龙头企业，金风科技在2020年将显著受益于由政策背景而产生的抢装潮趋势，2020年企业ROE预计达到12%。
产品供不应求促进零部件价格提高，风塔龙头企业天顺风能ROE预计达13%。受到政策驱动，2020年陆上风电行业将整体处于抢装周期。在此背景下，风电整机的供不应求将进一步增加对于风电上游零部件的产品需求，使得风塔等零部件行业价格提高。以风塔行业为例，2020年风塔行业龙头企业天顺风能的盈利能力有望持续提升，ROE可达13%。
在未来的风电发展中，还要继续优化风电发展，加强对电力储存技术的研究与开发，使其能大规模应用于风电建设；同时，要加快输送电网的建设进程，并结合地理因素以及电网分布情况对其进行合理布局。在未来的风电发展中，还应重视风电产品的安全性能，加强对现有风电产品的检测与维修，重视风电产品研制与生产，逐渐替代原有的一批国外进口的风电产品，以降低维修费用。与此同时，由于风电成本在发展初期较高，国家应制定相应的发展政策，加大对风电产业特别是经济较为落后地区风电产业的资金与技术支持力度。
5、结束语
现阶段伴随着社会生产力的不断提升，高新科学技术在生产作业中不断推广应用，改变了以往较为落后的传统用能结构。使得以风力发电的供电比例份额在近些年呈现出逐年上升的趋势。同时各行业建设对于能源需求的迫切夙愿，推动了提升风力工程建设的效率。为保障风力发电系统能够安全、可靠地投入到使用当中，实时加强工程建设质量控制势在必行。因此，本文的研究也就显得十分的有意义。
参考文献：
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