关键词：风力发电；机组技术；发展趋势
1导言
近年来，从提高风力发电机组的效率、可靠性和降低大型发电机的制造难度等角度出发，推出了一些新型发电机，如开关磁阻发电机、无刷双馈发电机、爪极式发电机、高压发电机、定子双绕组异步发电机和横向磁通永磁发电机等。其中，采用液压系统、无刷励磁系统和高压发电机的风力发电机，其可行性和实用性，已成为风力发电领域越来越受到关注的问题。
2风力发电机组可靠性分配原则
风力发电机组进行可靠性分配需要遵守技术合理、经济合算及见效快的原则，把整机可靠性指标（规定值或目标值）尽早且略有余量地分配下去，以保证产品设计能按时、按经费及按可靠性要求完成。为保证风力发电机组可靠性分配能按要求顺利完成，还需具体遵循以下原则：1）关键、重要度高的部分（如影响健康、环境、人身安全或任务完成），应分配较高的可靠性指标以保证风力发电机组更可靠，因为该单元出故障，将对机组、环境、人身安全产生很大影响，造成不良社会影响及危害，如风力发电机组中若故障会引发机组倒塌的部件。2）复杂度高的部分，应分配较低的可靠性指标以实现风力发电机组可靠性整体可靠性设计，因为产品越复杂，其组成单元就越多，要达到高可靠性指标就越困难并且费用很高、耗时挺长。3）技术不成熟的部分，应分配较低的可靠性指标以实现风力发电机组可靠性整体可靠性设计，因若提出高可靠性指标要求会延长研制时间，增加研制费用，如采用新技术部件。4）维修性差（难于接近维修部件、维修时间长或维修费用高）的部分，应分配较高的可靠性指标以减少维修次数，因维修性差的部分其故障维修时间长，如发电机系统。5）恶劣环境条件下工作的部分，应分配较低的可靠性指标以保证风力发电机组实现整机可靠性水平，因为恶劣的环境会增加产品的故障率，降低该部分的可靠性水平，如变桨系统。
3风力发电机组状态监测技术
3.1技术特征分析
风力发电机组常用的状态监测方法之一主要是从风力发电机组的各项运行参数入手，通过监测机组运行参数的变化来判断机组是否发生异常。风力发电机组中的运行参数类型多样，大体分为可测量参数及计算参数两大类。其中，计算参数是指需要读取可测量参数，并使用一定的算法进行计算，将计算所得结果作为运行参数。根据机组实际情况，按需选取合适的测量装置或算法是进行风力发电机组状态检测的重要前提。如测量装置不匹配，将无法准确测量相关电力参数能量状态或数值大小的变化；如算法使用不当或编写错误，将会得出错误的计算参数。这都将影响机组的正常运行状态。但不同种类、不同厂家的测量装置和各类算法都存在各自的优缺点，如何进行选择需要根据机组的实际需求确定。
3.2可测量参数异常监测
监测风力发电机组的可测量参数时，需要掌握一定的方法和原则。一般需要注意以下几个要点：（1）风力发电机组内可测量参数大致包括电压、电流、频率、液压压力、温度等，需根据可测量参数类型选取不同的测量设备，多个测量设备相互配合。（2）分析确定可测量参数的上下限范围，根据范围选取合适量程的测量设备。（3）分析确定可测量参数的正常/异常值区间范围及动作触发条件。
3.3计算参数异常监测
风力发电机组内的计算参数需要选择合适的监测技术和检测方法，在实际操作过程中需要注意以下几个要点：（1）在检测计算参数的过程中选择合适的算法。风力发电机组有多种类型，每种类型的风力发电机组内多处需要用到各类不同算法，而每类算法中又有多种策略可供选择。这要根据风力发电机组实际情况和需求来选择合适的算法，因为不同的算法直接影响最终的计算结果，选取合适的算法能够显著提高计算参数监测的准确性和计算效率。（2）选择合适的设备运行算法。所谓合适的设备是指：1）算法稳定、长期运行需要执行设备本身的硬件条件支持；2）风力发电机组内需配置可靠、稳定的数据传输设备及测量设备，为算法的运行提供计算依据及输出渠道。
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3.4测量设备异常监测
风力发电机组内的测量设备本身有出现故障的可能性，因此需要有相应的监测机制进行防范，常用的方法有：（1）部分测量设备随附检测触点，正常状态下为常开/常闭状态，异常情况下则为常闭/常开状态。可根据触点状态的变化对设备状态进行判断。（2）在测量设备的输入端与输出端时分别另接一组信号进入主控制系统，同时主控制系统内预先存储与测量设备对应的算法，时刻读取输入值与输出值并进行比对，如输出值与输入值不符，则判断监测设备异常。
4风力发电的前景
4.1我国部分区域的风能资源开发
根据中国中东部和南方地区陆上风能资源分布广泛、用电地区近的特点，按照“就近接入、本地消纳”的原则，中东部和南方地区成为国家发展风电的选择区域，这些地方的风能资源将得到规模化开发，具体表现为3个方面:①中东部和南部地区成为项目核准地区。②调整这些地区的上网电价，以吸引当地的风电投资。③国家在《风电发展“十三五”规划》提出，中东部和南方地区陆上风电在2020年新增并网装机容量将达到4200万kW以上，累计并网装机容量达到7200万kW以上。
4.2加大海上风电建设力度
海上风电具有风能资源丰富、发电小时数高、靠近负荷中心易于吸收的特点。根据海上风电技术的成熟度，到2017年，海上风电的发展经历了3个阶段。第一阶段是500～700kW的示范阶段。20世纪70年代初，一些欧洲国家提出了利用海上风能发电的想法。1991年—1997年，丹麦、荷兰和瑞典完成了样机的试制。通过样机试验，首次获得了海上风电机组的工作经验。第二阶段是兆瓦级以上机组的商业应用阶段。2002年，欧洲5个新的海上风电场的建设开启了海上风电机组发展的新阶段，1．5～2MW的风电机组向公用电网输送电力。第三阶段:几台兆瓦级风电机组安装的商业应用。几台兆瓦级风电机组的应用反映了风电机组大规模发展的方向，在德国市场尤为明显。目前市场主流风机功率3～5MW，直径90～115m。我国海上风电技术可开发量较大。根据《风电发展“十三五”规划》，到2020年，我国海上风电开工建设规模目标为1000万kW，累计并网容量目标为500万kW以上。其中，江苏、浙江、福建、广东等省的海上风电建设规模均要达到百万千瓦以上。(见图1)
图12012—2017年中国海上风电装机容量统计
目前，海上风电机组的研发和运行已经得到了国内外的一些投资商的支持，以克服技术难题，降低成本。政府有关部门对海上风力发电项目上网电价的政策偏好和相关管理措施相继出台，进一步明确了海上风电的发展方向。
5结语
全球经济迅速发展，人们对能源的需求也日益增长。石油、煤和天然气等常用能源资源是有限的，并且在使用过程中会产生污染，找到适应人类可持续发展的能源成了人们亟需解决的问题。风能作为一种环境友好型能源开始受到世界各国的重视，风力发电环保，且风能蕴藏的能量非常大。
参考文献
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论文作者:李泽
论文发表刊物:《中国电业》2019年16期
论文发表时间:2019/11/29
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