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海上风力发电技术浅析 全球海上风力发电现状 据统计，全球2014年新增装机量约为1.71GW，全球总装机量则达到8.76GW。英国，德国和中国以最高的新增装机容量，在海上风电行业脱颖而出，写下浓重的一笔。 2014年，英国仍然继续保持领头羊的地位，新增装机量为813MW，遥遥领先次之的德国。德国2014年海上装机容量达529MW，虽然于英国相差甚多，但不会安于现状，预计今年并网的项目有约2GW，若项目进展顺利，德国将超过英国成为今年海上风电发展最快的国家。排名第三的是中国，据悉，中国2014年新增装机量为229MW，总装机量达到658MW。 一.海上风电关键技术 海上风电场的系统结构与陆上风电基本相似。但与陆上风电场相比，海上风电场要承受更高风力等级的海风，高强度的海浪给风机的冲击，以及海水的腐蚀作用。海上风电场所处的环境更为复杂，其技术要求更加严格。需要对陆上风电场的技术进行新的突破。 1.发电机设计 大型永磁发电机设计主要包括电磁设计和机械结构设计两大部分。 研究发现，同半径等圆弧瓦片状磁极产生的磁通波形最接近正弦，谐波含量少，是理想的磁极形式。 半直驱发电机结合了双馈风力发电机和直驱式风力发电机的特点，随着风力发电各项技术的发展，风力发电机组性能的逐步提高，在未来的风电传动系统中，采用集成化设计和紧凑型结构是未来风力发电机组的发展趋势。 2.叶片设计 在风机额定容量下，对应不同桨距角和叶尖速比都有一个最大风能捕获值。海上风机主要采用大型叶片来获得较高的叶尖速比，提高风能捕获量。大型叶片对材料的质量#刚度和强度要求较高，采用环氧碳纤维树脂等新型轻质材料制成的柔性叶片，可使叶片同比减重 20%~40%，且能够针对风况的变化改变其空气动力型面，改善空气动力响应和叶片受力状况，增加可靠性和对风能的捕获量，应用前景广阔。 图为吉林重通重庆基地生产的国内2MW最长风轮叶片下线。叶片单支长57米，是目前国内2MW最长的风电叶片之一。（2015年4月1日） 3.近海风电场选址 风电场选址一般包括宏观选址与微观选址。宏观选址是指在一个较大范围的地域内，通过对气象!地理条件等多方面进行综合考察，然后选择一个或多个风能资源丰富且有利用价值的小区域的过程。微观选址则是在宏观选址的基础上，考虑地形、地貌、交通等因素，在既定的那些小区域中进行筛选，并进一步对风力发电机组进行选型及布局，使得整个风电场具有良好的经济、社会效益的过程。 选址软件：使用计算机来模拟选址成为了一种必要手段，现在有许多的选址软件可以发挥其模拟选址的作用。 WAsP（丹麦Riso国家实验室） WingSim（WindSim 公司设计，基于计算流体力学） WindPRO WT（法国Meteodyn公司） WindFarmer（WINDOPS有限公司） 4.海上测风 虽然通过海上场址附近的气象站、石油钻井平台、卫星以及船只的观测资料,可以对风能资源进行初步评价,但是这些资料的不确定性太大,很难用于准确估算项目的发电量,为此,与陆地项目一样,近海风电项目也需要进行实地测风工作,通常在场址安装测风塔或浮标测风设备。 未来可能会应用超声波雷达测风仪和激光雷达测风仪等先进设备进行海上测风,这些设备的优点是可以在低平面、流动的平台上进行高空风能资源的测量。 下图为测风塔 5.现场勘测 现场勘测可以为基础设计和环境影响评价提供第一手资料,有助于详细分析项目技术和经济的可行性。 6.风电机组的基础结构 单桩固定式基础结构---优点：简易性 适用于20～25 m的中浅水域,目前通常采用的直径为4m,未来可能达到5～6 m。现已逐渐成为风电机组安装的一种标准方案,并已经在许多大型海上风电场中采用, 桶形基础是一种新型的海洋工程基础结构形式,由于它的材料和安装成本低于桩基础而受到海上风力发电行业的青睐。 二.总结 从海上风电的发展历程、现状、远景以及基础结构与安装等方面,阐述了目前海上风电的发展情况及安装、运行环境、存在的问题,并介绍了一些海上风电大国在未来几年的发展计划。海上丰富的风能资源和当今技术的可行性,预示着海上风电场将成为一个迅速发展的市场,海上风电设备产业将是一个经济增长点,同时也为未来大型海上风电场的建设提供一点借鉴。