中船重工集團經(jīng)濟研究中心 劉嘯波

早在上世紀(jì)80至90年代，歐洲就開始了大范圍的海上風(fēng)能資源評估及相關(guān)技術(shù)研究。世界海上風(fēng)電發(fā)展歷程主要分為三個階段：第一個階段是從1990年到2000年，海上風(fēng)電處于小規(guī)模研究和開發(fā)階段；第二個階段是從2000年至2008年，海上風(fēng)電進入大規(guī)模商業(yè)化開發(fā)階段；第三個階段是2008年至今，全球風(fēng)電產(chǎn)業(yè)掀起了新一輪的“下?！睙岢薄?009年世界海上風(fēng)電新增裝機容量達689MW，同比增幅超過100%；世界海上風(fēng)電累計裝機容量達2110MW，較2008年增長48.5%，占到全球風(fēng)電總裝機量的1.2%。此外，據(jù)歐洲風(fēng)能協(xié)會預(yù)測，到2030年，海上風(fēng)電裝機量約占世界風(fēng)電總裝機量的比例將提高至40%。由此可見，海上風(fēng)電已經(jīng)進入新一輪的發(fā)展高潮。

大型化、深海化步伐加快

從1990年第一臺單機功率220KW海上風(fēng)機問世到2000年兆瓦級海上風(fēng)機的出現(xiàn)，花了整整十年時間。隨后，從2000年至2007年，短短七年間，先后出現(xiàn)1.5MW、2MW、2.3MW、3MW、3.6MW、5MW風(fēng)電機組用于海上風(fēng)場項目。目前，海上風(fēng)電機組主要集中在2MW至5MW。下一代海上風(fēng)電兆瓦級機組將是6MW至10MW。丹麥Vestas表示其6.0MW風(fēng)機將于明年面世；美國Clipper公司在英國開發(fā)10MW樣機，計劃于2011年底安裝調(diào)試。同時，海上風(fēng)機離岸距離從1990年瑞典Nogersund風(fēng)場的250m一直延伸到2008年比利時Thomton Bank風(fēng)場的30km，工作水深也由瑞典Nogersund風(fēng)場的6m加深到2007年英國Beatrice風(fēng)場的45m。可以看到，海上風(fēng)機大型化、深?；厔菝黠@，且步伐不斷加快。

變槳變速功率調(diào)節(jié)技術(shù)備受青睞

由于變槳距功率調(diào)節(jié)方式具有載荷控制平穩(wěn)、安全和高效等優(yōu)點，近年在大型風(fēng)電機組上得到了廣泛應(yīng)用。結(jié)合變槳距技術(shù)的應(yīng)用以及電力電子技術(shù)的發(fā)展，大多風(fēng)電機組開發(fā)制造廠商開始使用變速恒頻技術(shù)，并開發(fā)出了變槳變速風(fēng)電機組，使得在風(fēng)能轉(zhuǎn)換上有了進一步完善和提高。2006年，在全球所安裝的風(fēng)電機組中有92%的風(fēng)電機組采用了變槳變速方式，而且比例逐年上升。我國2007年安裝的兆瓦級風(fēng)電機組中，也都是變槳距機組。

直驅(qū)式風(fēng)機不斷增加

隨著對風(fēng)機可靠性要求的不斷提高，海上風(fēng)機直驅(qū)式（無齒輪箱）設(shè)計將不斷增加。直驅(qū)式風(fēng)機結(jié)構(gòu)簡單，零部件較少，且無需安裝齒輪箱，能有效減少由于齒輪箱問題而造成的機組故障，可有效提高系統(tǒng)的運行可靠性和壽命，減少維護成本，因此較傳統(tǒng)機型更有競爭力。2009年，金風(fēng)生產(chǎn)了1200臺1.5MW直驅(qū)式永磁發(fā)電機。Enercon和金風(fēng)占2009年世界風(fēng)機市場容量13.9%份額。2009年秋，西門子生產(chǎn)一種新型3.0MW直驅(qū)永磁風(fēng)機，計劃到2011年將其大規(guī)模商業(yè)化推廣。

控制技術(shù)日趨智能

在未來海上風(fēng)機的設(shè)計中，智能化將是海上風(fēng)機的一個重要發(fā)展方向。鑒于風(fēng)電機組的極限載荷和疲勞載荷是影響風(fēng)電機組及部件可靠性和壽命的主要因素之一，近年來，風(fēng)電機組制造廠家與有關(guān)研究部門積極開展風(fēng)電機組的最優(yōu)運行和控制規(guī)律研發(fā)，通過采用智能化控制技術(shù)與整機設(shè)計技術(shù)結(jié)合，努力減少和避免風(fēng)電機組運行在極限載荷和疲勞載荷?？梢哉f，智能控制逐步成為風(fēng)電控制技術(shù)的主要發(fā)展方向。