海上风电发展及其技术研究综述

海上风电发展及其技术研究综述

黄晓露 沙征军

江苏龙源振华海洋工程有限公司 江苏南通 226000

摘要：随着国家经济及其他各方面的发展，国家综合国力一直在提升，但是在发展的过程中所消耗的能源以及所需要的能源量一直在逐渐增长。尤其是电能，无论是人类的日常生活还是其他产生的生产、工作等都离不开电能。而为了满足对电力的需求，人们研究了多种方法产电，例如水电站、火电站、风力发电等，其中风力发电相对于其他产电方式有着更大的优势，尤其是海上风力发电，因为风力属于可再生的自然资源，不会因为产电而耗费大量的其他资源，同时风力发电对环境造成损坏和影响完全可以忽略不计，即使有了那么多的优点以及优势，但是海上风力发电仍然存在着许多不足，影响着海上风力发电工程的发展以及技术的提升。因此，我们要重视海上风力发电的发展，为国家发展创造更多的能源。

关键词：海上风力发电；风力技术发展；风力发电技术研究

为了生产出足够的电力，人们研究出了多种发电方式，例如水电站、火电站、风力发电等，其中风力发电相对于其他产电方式有着更大的优势，同时风力发电也是水力发电之后研究出的最好的可再生能源发电技术。风作为一种永远用不完的可再生自然能源，通过合理应用风能可以通过风能发电为国家的发展极大的缓解能源带来的压力，有效为国家生态环境的保护提供保障。虽然受海上环境以及气候的影响，海上风力发电相较于其他发电方式有着更大的优势，但是目前应用最广泛的仍然是陆地风力发电技术。

1海上风能与风电开发

1.1海上风能的特点

海上的风速普遍比陆地上大，因此风力发电在海上会取得更好的效果。因为海面比较平整，而陆地各种地势凹凸不平，这是导致风速差距的重要原因。如果在海上建设风力发电机，相对于陆地上可以建设的比较低。而且，因为海面的多种特点，导致上下游风力发电机之间的距离不能太小，否则将会影响风力发电机的正常运行，从而降低发电效率。

1.2海上风力发电机组的发展现状

(1)由浅海走向深海

浅海区域虽然相比陆地风速更快，发电效率也更高，但是相对于深海区域效率也比较低，而浅海区域相对于深海区域施工成本更低，并且进行各种有关风力发电设备的工作时相对于深海都更加方便快捷，如果设备发生故障进行维修养护工作也更加容易。但是，科学技术的进步让海上风力发电技术也取得了一定的发展，因此对于发电效率也有了更高的要求，但是浅海区域的发电效率根本无法满足现如今该技术的要求，因此风力发电从浅海走向深海已经成为了一件肯定以及必要的事情。通过这种方式，风力发电技术将会更加的成熟，发电效率也会更大，为社会发展提供更多的电力能源。

(2)液压变桨与电气变桨并存

液压变桨在低温环境中仍然能够发挥出比较高的工作效率，而且相对于其他的变桨技术价格较低，发生反应的速率很快，产生故障的概率相对于其他设备也比较低，因此也减少了维修养护的成本价格。电气变桨经过了多年的发展已经是非常成熟的一种技术，而且不会对环境造成污染，是我国使用比较广泛的一种技术，液压变桨的使用也十分普遍，但是主要集中国外。

(3)直驱系统

风力发电机的齿轮箱是非常重要的一个部件，但是也是经常出现故障的设备，很容易受到各种因素的影响导致故障的发生。而为了防止设备发生故障影响正常工作，风力发电机提供动力的装置选择了直驱系统，直驱系统的运行并不靠齿轮箱，而是将风轮和发电机进行耦合操作以此来达到传动的目的，对于提高风力发电机的工作效率有着很大的帮助，同时也降低了因为故障导致停工的几率。

(4)叶片技术的不断改进

增加风力发电机的高度和风力发电叶片的长度都可以有效提高工作效率，但是这种方式只对一些比较小的发电机有效。对于一些超大型的风力发电机如果使用以上两种方式不仅无法得到太好的效果，还可能会因此给工作造成麻烦。由于新型叶片的被研发出来，并且各方面的性能都得到了大幅度的提升，同时受海上环境的特殊性以及海上风电站的特点影响，现在越来越多的风力发电机都是两叶片的形式。这样的设备不仅工作效率更高，而且一些特殊的天气环境，例如台风，对设备造成的影响也降低了许多，能够正常的工作。

1.3海上风力发电机组应具备的特点

现在相关研究单位重点研究的就是有关如何降低风力发电机从陆地到海上所需要的其他成本支出，海底电缆以及风力发电机占据了其中比较大的一部分资金支出。所需要的成本其实与海域的深度以及距离陆地的远近有着很大的关系，反而与风力发电机自身的大小并没有太大关系。所以，为了有效降低成本，可以选择使用大功率的风力发电机，然后通过少数的大功率发电机替代大量的小功率发电机，减少整体的数量，从而有效降低工程成本的同时还不对生产效率产生影响。

海上风力发电机就是根据陆地上的发风力发电机进行进一步的研发、更新换代，然后根据海上的气候特点进行改进的设备，可以很好的适应海面的环境，发挥出了令人满意的效果。

(1)高翼尖速度

由于陆地环境和海洋环境的不同，陆地上的风力发电机大多没有能够影响周围居生活的噪音，而且发电机发展的方向也在逐渐向如何降低噪音而努力研究。而海上的风力发电机的研发工作主要是为了提高工作效率，高翼尖速度以及小的桨叶面积就可以有效促进风力发电机的发展进步。

(2)减少桨叶数量

现如今，大部分的风力发电机仍然使用的是三个桨叶，但是会产生噪音，影响周围居民的生活，而如果使用的两个桨叶的发电机虽然会降低一点工作效率，但是可以为公司节省的资金支出，获得更高的经济效益。

1.4海上发电开发面临的制约因素

受海上的平均风速相比陆地上快了很多，同时也包括海平面较平稳等多种因素的影响，海上发电有很多的优点，但同时也受多种因素的影响有了更大的挑战。各种有关海上风力发电机的设备安装以及其他投入的成本很高，而且对于专业技术的要求也非常高，需要掌握多个领域的专业技术。而且，海上经常会出现一些十分恶劣的天气以及其他各种可能发电机对正常工作造成影响的因素，极大的影响了发电机工作效率。

2海上发电关键技术

2.1大功率发电机组制造

随着一些成功案例的出现，我国已经逐渐开始重视对海上风力发电机组的研发制造。现如今，我国在风力发电机的研究上虽然已经取得了一定的进步，但是一些设备仍然与国外发达国家之间有一些差距，需要经过更多的实践，在实践中进步，努力研发出更加先进的设备。

2.2基础结构

为了能够在海上恶劣的环境中正常工作，海上的风力发电机的建造相较于陆地上的设备更难，需要的材料质量也更好。在进行发电机的建造时，要根据不同的环境合理选择不同的结构，例如单桩式结构、漂浮式等。

3海上发电发展面临问题及采取对策

3.1海上风电技术投入和产品自主研发滞后

我国的海上风电技术相较于国外没有太多的实践经历，不论是技术还是经验都相对比较落后，国外的风电机组会先在陆地上试运行并进行实时监测，然后再在海上进行试运行，等待监测结果确认达标后才回进行大量的生产制造。这种方式比我国更加的严密，值得我们去学习。

3.2风能资源勘察落后

海上风电站需要建设在能够满足工程运行各项需求的地方，想要找到合适的地方需要多个部门之间的共同配合，是一项非常复杂的工作。而且，国家相关部门对海上的具体情况并不了解，大多都是根据气象站检测结果进行预测，对于海里的风力资源分布，海域的各种情况都需要进行仔细的检测。

结束语

海上发电是一项具有较大难度的工程，而且我国的海上发电技术并不完善，仍然需要不断的实践以及学习，要努力研发相关技术以及设备，促进我国海上发电的发展，为我国电力行业的发展做贡献，从而促进我国经济以及综合实力的发展。

参考文献:

李俊峰.风光无限:2011中国风电发展报告[M].北京:中国环境科学出版社,2011.

[2]林鹤云,郭玉敬,孙蓓蓓.海上风电的若干关键技术综述[J].东南大学学报(自然科学版),2011,41.(4):882-888.