摘要：海上风力发电是迎合现代新能源开发和节能减排理念的重要途径。海域面积广阔、风力大，运用发电机，可以有效的将风能转化为电能，再通过适宜的电能传输技术，实现对风能的利用。其中风力发电机是保障海上风力发电的基础，风力发电形式和关键技术等分析，提高是风力发电的质量与效率的关键。
关键词：海上风力发电；发电形式；技术方案；关键技术
前言
风能是一种洁净无污染的可再生资源，由于海域面积广阔风力较强，风力发电具有建设周期短、发电能力强等特点，选择海上风力发电具有极高的环境效益、可以降低传统火力发电煤炭消耗的目的。其中风力发电形式与发电基础结构对风力发电的稳定性与可靠性影响明显。基于此，本文对海上风力发电形式与技术方案展开解读，具体内容如下。
1 海上风力发电基础形式分析
为保障海上风力发电的有效运用，需展开风力发电机结构技术应用，有效完成受力分析，并合理展开基础结构设计，从而保障海上风力发电机的功能性与稳定性，使得风能可以稳定转化为电能，并入到市电，实现风力发电。
1.1 海上风力发电机组基础结构
海上风力发电机是实现风能转化的根本，且海上风力发电机使组的基础结构具体如下：
（1）桩基础结构。可以分为三类，单桩基础、多桩基础和三角桩基础。其中单桩基础结构是由一个直径很大的钢管构成，选择液压撞击的方式，将单桩基础压入到海床中，还可以选择海床安装钻孔的方式。单桩基础的直径为3~6m，壁厚为直径的1%。通常情况下单桩基础结构需要海床具有良好的土质。
（2）导管架基础。选择钢质导管，可以适应海床地质条件，并增加风机组的稳定性。导管架可以分为主筒体、平台甲板、先打桩导管架和后打桩导管架等构成。导管架基础是欧洲大型海上风力电厂常用的基础类型，属于一种由框架堆结成基础类型。具有较好的结构稳定性和抗疲劳性，可以有效的应用到的坚硬的海床中。在具体的运用中，导管架基础可以广泛的应用到的深水水域的采油工程中，也可以用于的深海海域的风力发电。
（3）负压筒式基础。可大致分为上端封闭、下端开口的、中间空腔混凝土结构，对承载动态峰值负载的效果良好，完成对风电机组的稳定性提升。在实际的负压筒式基础应用中，主要是借助的对筒体内部的空气进行压缩，从而实现负压筒气浮拖运。沉贯就位时，是依靠负压筒式基础的自身和上部结构的重量，促使筒体插入一定的深度，从而在筒内形成一个闭合的空间，此时选择泵吸的方式，促使筒体内部形成一个负压状态，进而完成对动态峰值荷负载的承担。
（4）漂浮式基础。主要是适用于海水深度较深的部分，由于这部分单桩式基础和重力式基础等的应用效果不够理想，且由于深水区域的还剩风力资源较大，风荷载的水平较高。且海水深度较深，选取其他类型基础成本较高。故此选择压载舱和悬链线等完成对风机的稳定性控制，具有较高的风力发电应用价值，且能广泛用于深水区域。
1.2 海上风力发电基础的优缺点
针对上述海上风力发电基础的特点，对其具体的优缺点展开解读。
（1）桩基础。单桩基础具有施工简单，且不需要展开海床的准备工作。但是，在实际的应用中，需要借助相关专业船只，且遇到不适宜的土壤，可能会增加建设成本。多桩基础具有质量下，适应范围强的优势，但是，成本较高，且拆卸困难。
（2）导管架基础，对改善荷载情况作用明显，且可降低自重，具有较好的海床适应性。但是，却也存在造价较高，施工复杂的情况，需要进一步研究。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而且，导管架基础容易受到海水的影响，如果不能采取有效的防腐措施，就会导致导管架受到严重的腐蚀，进而影响风机的稳定性与安全性。
（3）负压筒式基础。具有效果明显，技术水平高的特点，也是现代海上风力发电基础形式的重要研究内容，具有较高的应用价值和实践价值。负压筒式基础在实际的应用不需要展开改良和置换地基土，具有较高的环境效益。但是，不可否认负压筒式基础在实际的应用中，及其容易存在负压筒腐蚀的情况，严重时可能会导致负压失效的情况，从而严重影响风机的整体安全。
2 海上风力发电形式的发展
我国对海上风力发电的研究不断加深，潮间带风电机装机容量不断增加，2016年中国海上风电装机总容量为14384MW，复合增长率为30.64%，预计2020年，海上风电开发潜力3200万千瓦。装机量的不断增加，使得海上风力发电不仅仅局限在潮间带区域，各类技术的有效应用，海上风力发电将逐渐由潮间带向近海区域发展的趋势。且随着装机容量的增加，发电形式将从有效小规模发展成为集中型、大型风电场。
3 海上风力发电的关键技术
为完成对海上风力发电的技术方案解读，需合理展开海上风力发电关键技术的分析，进而有效的推动海上风力发电风能采集能力和供电稳定性。
3.1 变速恒频风力发电的优势
变速恒频风力发电具有风能转化效率高，且在同等风速的作用下，变速恒频风力发电可以满足最大功率运行的特点，对比传统的恒速恒频发电的年发电量可以提升20%以上。另外，变速恒频风力发电技术运用矢量控制调节励磁，能实现有功功率和无功功率的有效控制，并提升电力系统的动态性能。
3.2 变速恒频风力发电技术分析
风电发机组发电机主要采用变速恒频风力发电技术，可以有效根据风速基本情况完成对发电机转速的控制，使得的发电机的转速与风速之间呈现正比关系。交流励磁双馈发电系统是运用变速恒频风力发电技术的系统，且通过调整转子与风速的联系，实现对电流频率的控制，且满足如下公式：
α=p×fm+f2（1）
无刷双馈发电系统，同样是变速恒频风力发电技术进行应用，利用磁场电流，完成对转速的控制，进而提升风力发电质量和稳定性。
结论：
分析海上风力发电形式与技术方案中，主要针对海上风力发电基础形式，对各个基础结构的优缺点进行解读。在分析具体关键技术中主要是变速恒频风力发电技术展开解读，分析交流励磁双馈发电系统、无刷双馈发电系统，从而有效推动海上风力发电的稳定与效率。
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作者简介：
毛冰华（1990-），男，汉，江苏省启东人，学历：本科，职称：助理工程师，研究方向：海上风力新能源发电，电力系统及其自动化（一次部分）。
论文作者:毛冰华
论文发表刊物:《电力设备》2017年第9期
论文发表时间:2017/8/2
标签：风力发电论文; 海上论文; 基础论文; 导管论文; 海床论文; 形式论文; 风能论文; 《电力设备》2017年第9期论文;