浅析水平轴风力发电机组的技术发展趋势(图表)

前　言
　　在能源和环境双重危机的巨大压力下，基于无污染、可再生的风能而发展起来的风力发电成为世界各国积极倡导和支持的战略性新兴产业。特别是在最近十几年的时间里，并网型风力发电机组（以下简称机组）得到了大规模的开发和应用。在全球风电装机容量逐年递增的大浪潮中，风力发电在我国电力系统中的比重也呈逐年增长的趋势，据统计，2013 年我国风电发电量达1349 亿千瓦时，占全年国内发电总量的2.63%（如图1 所示），仅次于火电和水电，自2012 年以来继续保持我国第三大电源的地位。

在目前的并网型机组中，水平轴风电机组占据着主导地位。从早期的定桨距恒速恒频到现在普遍应用的变桨距变速恒频，风电机组技术经历了从第一代到第二代的革新。目前，水平轴机组的主要代表是双馈型机组（带增速齿轮箱的）和直驱型机组（不带增速齿轮箱），这两类机组在2011 年我国新增风电机组中的总占有率高达97% 以上，其余还有以半直驱、混合驱动或紧凑型为代表的中速全功率变流机组，以采用高速同步发电机和高速笼型异步发电机为代表的高速全功率变流机组等。常见的水平轴机组可按发电机的不同转速范围分类，如图2 所示。

　　1. 从“恒速”到“变速”的变革
　　直到20 世纪90 年代末，恒速机组的概念仍然支配着市场，约30% 的实际在运的机组都属于这类机型[3]。国内应用最广泛的恒速机组为恒速恒频笼型异步发电机系统，该系统的结构简单可靠、成本低，但由于桨叶不可调节，无法跟踪最大Cp 值，所以对风能的利用并不充分。