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欧洲风电发展可为中国提供借鉴

2014-06-27 10:31
Radow
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  人类对风能的应用可以追溯到5000年前古埃及人用风帆驱动尼罗河上的航船,公元前200年中国人用风轮提水灌溉,波斯人用垂直轴风轮磨面。在欧洲,丹麦是最早利用风能发电的国家,1891年丹麦的物理学家PoulLaCour和他的学生团队设计制造了一台现代意义上的风力发电机,用来电解学生做实验用的氢气和照明。PoulLaCour为了解决发电输出不稳定的问题,后来发明了一种调节器。1895年一个稳定输出的风力发电站建成,供一个叫Askovde村庄使用,奠定了现代风电技术的雏形和应用经典。1940年,二战期间出现了当时最大的1.25MW的两叶片风电机组Grandpa`sKnob,给一个区域电网供电。

  后来丹麦人提出了一种划时代的整机结构,即所谓的“丹麦概念(DanishConcept)”,以固定桨叶、鼠笼式异步发电机、直接连网、固定转速控制、主轴承、主轴、齿轮箱为技术标志。丹麦概念在风电发展的过程中起到了先驱作用,为后来先进的偏航、变桨、变速、双馈异步发电机技术路线打下了基础。20世纪70年代,当石油价格暴涨和由于国际政治争端导致的石油禁运发生以后,在欧洲重新出现了对风电技术开发的热潮,政府和企业支持各种与风电技术相关的研究项目。这个时期可以被认为是欧洲风电第一个大发展的阶段。随后,德国、丹麦、荷兰、英国等纷纷出台政策,促进风电机组的工业化和市场化研究,研制包括单叶片、双叶片、三叶片乃至垂直轴的多种风电机组。1990年代初已经做出了单机容量达3MW、双叶片和液压变桨的风电机组——AerolusII,其安装后共运转了17年,在2008年完成了历史使命后被报废。AerolusII在当时的成功预示着研发大型风电机组是可行的。在这台机组之后,一些大功率风电机组的研制出现了失败,使工程师们认识到大型风电机组的技术风险和经济代价。同时,此前的单叶片,双叶片技术路线和三叶片相比也显示出当时技术上的不足,所以90年代中期逐渐形成了以三叶片设计为主流的技术路线,单机功率也从300kW、400kW开始,不断发展到600kW和750kW等。在双馈异步风力发电机不断完善,机组功率不断增大,市场占有基本一统天下的同时,德国人以其从来不轻易跟随的性格,成功地开发出直驱风力发电机,Enercon和Vensys两家德国企业的直驱技术概念引领着当今25%-30%的国际风电市场

  近15年,风能利用可以说除了计算机和通讯产业以外是发展最快的技术产业,在“双馈”和“直驱”两种技术方案为陆上风电市场主流的前提下,面对海上风电,出现了一些创新性的概念与技术方案来应对海上风电的技术难题,如中速传动概念(HybriDrive,FusionDrive),高速永磁概念,SCD(SuperCompactDrive)设计等。机组的功率也越来越接近10MW,最具代表性的如Vestas的双馈方案V164-8MW,叶轮直径164米,功率8MW,是全球最大的机组;Enercon的E126—7.5MW是直驱方案的代表;而明阳风电的SCD6.5MW-145则是集中速传动和紧凑设计于一体的最具先进性的创新方案。

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