浅谈风力发电机的应用与发展_肖斯瑶

浅谈风力发电机的应用与发展

肖斯瑶

（湖南省长沙市长郡中学，湖南长沙410002）

【摘要】风力发电机是实现风力发电的核心部件，从上世纪70年代开始，风力发电就开始在我国得到了发展，随着技术的革新，出现了大量风力发电机拓扑结构等等，有效促进了我国风力发电事业的了持续发展。本文主要针对风力发电机的重要性及其研究现状与进展进行分析。

【关键词】风力发电机现状研究进展

风力发电在我国呈现出不断发展的良好态势。早在1995年就颁布了《中华人民共和国电力法》，到2005年又颁布实施《可再生能源法》。其中均明确指出了“国家鼓励和支持利用可再生能源发电”，法律层面的鼓励和支持为风力发电的发展提供了良好的法律环境。加上我国各级政府对风力发电项目给予政策层面的支持，我国的风力发电产业得到了不断发展。2012年，我国已取代美国成为世界上的第一风电大国。目前，我国正推进实施绿色GDP，大力推行节能减排的战略、积极转变经济发展的方式和对传统能源的依赖，这些政策的实施对于风力发电产业来说是利好的，在未来风力发电的市场份额将不断增大。

在一个完整的风力发电系统中，主要的部件包括：齿轮箱、风轮、变压器、发电机以及功率变换器。其中最为重要的组成部件是风力发电机，因此要深入了解风力发电产业和技术的发展，无可避免地要对风力发电机的发展现状与进展进行深入分析。

1风力发电机发展现状

风力发电机根据其输出容量分为不同的级别，包括小型风力发电机、中型发电机、大型发电机和兆瓦级风力发电机。国际上通用的分类标准，根据风力发电机组的容量把风力发电机划分为：小型（100kW以下）、中型（100 1000kW）和大型（1000kW以上）三个类型。我国的分类标准与国际标准有所区别，我国把风力发电机按输出容量分为四个类别，分别是：微型风力发电机（1kW以下）、小型风力发电机（1 10kW）、中型风力发电机（10 100kW）和大型风力发电机（100kW以上）。

随着风力发电技术的不断更新发展，风力发电机也更新换代，其发展经历了多个阶段。第一阶段是小容量直流发电机时期，后来风力发电机组转向大型机的发展方向；第二阶段是笼型异步发电机，交流发电机技术水平不断提高逐渐取代直流发电机，成为风力发电机的主要形式；第三阶段的风力发电机主要为双馈异步发电机和低速直驱永磁同步发电机发展阶段。当前的发展阶段，发电机技术的不断进步，材料革命也影响着风力发电机的革新，技术人员也逐渐研制成各种新型风力发电机，高压风力发电机、大容量超导风力发电机、液压型风力发电机和无刷双馈风力发电机等新型的风力发电机是其中的突出代表。在未来，随着技术难题的突破，这些风力发电机会在风力发电产业中有着越来越重要的地位。

2风力发电机研究方向及进展

目前，各国风力发电机技术研究人员把其研究重点放在如何增大风力发电机单机容量、如何降低单位容量自重、如何实现风力发电机高效率转换以及改善大型风力发电机生产条件实现量产等研究方向上。虽然现时风力发电机的技术水平已经处于较高水平，但不可否认的是，目前的风力发电机技术还存在一定缺陷。这些缺陷制约着风力发电系统以及风力发电产业的发展，还有较大的研究空间。异步发电机是目前主要的发电机，其不足之处主要是运行范围较窄以及功率因素较低等。

为改进现有风力发电机的缺陷，研究人员为此提出了永磁异步风力发电机的概念。永磁异步风力发电机所采用的直驱型变速恒频风力发电系统具有诸多优点。例如这一系统因为减少了增速齿轮箱这一部件，而使整个风力发电机系统性能得到了一定的提高。能够有效提高功率因数以及发电的效率，实现降低了制造和维护的成本的效果。另一方面，近年提出了无刷双馈电机的新型风力发电机，其优点更为明显，集合了直驱式永磁同步发电机以及双馈异步风力发电机之长，能有效提高风力发电系统的安全性和可靠性，其应用前景广阔，越来越受到了关注。

此外，永磁同步发电机也是常用的风力发电机类型，其结构主要为变速恒频直驱风力发电系统结构，电力使用了永磁发电机，不需要增加励磁装置，有效降低了励磁损耗，也不需要设置滑环与电刷，有着寿命长、效率高的优势，也不需要进行维护。系统省去了齿轮箱，这样可大大减小系统运行噪声，提高效率和可靠性，降低维护成本。所以，尽管直接驱动会使永磁发电机的转速很低，导致发电机体积很大，成本较高，但其运行维护成本却得到了降低。采用直接驱动永磁发电机具有传动系统简单、效率高以及控制鲁棒性好等优点，因此具有越来越大的吸引力。

与此同时，我国海上风力发电也得到了迅速的发展，其中主要的技术趋势就是离岸安装技术。我国海岸线丰富，有着大量的风能资源，在海水较浅的区域设置风力发电机可以解决多个地区的发电问题。在此类风机中，将高压直流输电接入电网技术接入到系统之后，还可以将电能运输到负载中心之中，此类设置方式的电缆功率损耗非常小，发送端与接收端的频率相对独立，有着理想的经济效益和社会效益。

3结语

以石油为主的传统能源在安全性、环保性以及存量方面的问题，且这些弊端日益显示出来，而且会受到世界政治经济环境的影响。而风电发电作为众多新能源中技术最为成熟以及成本优势突出的新能源形式，越来越受到多数国家的青睐。风力发电机作为风力发电系统中的核心，其技术水平的革新和技术难题的突破对整个分力发电产业有着极其重要的影响。与其相关的风力发电机的研究、设计、制造以及风力发电机系统运行过程中的维护等上下游的各个产业都会得到辐射式的发展。技术水平更高、制造成本更低、运行效率更高以及维护成本更低的新型风力发电机将会不断应用到风力发电中去，反过来促进风力发电产业的发展。

参考文献：

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