高培庆  先生株洲南车电机股份有限公司首席资深专家

风能作为一种清洁、可再生能源日益受到人们的青睐，据《2007~2008年中国风力发电设备行业分析及投资咨询报告》称，全球风电发展覆盖了70多个国家，装机容量每年增长超过30％。2020年全球的风力发电装机将达到12.31亿kW（是2002年世界风电装机容量的38.4倍），年安装量达到1.5亿kW，风力发电量将占全球发电总量的12％。而自1996年起，全球累计风电装机连续11年增速超过20%，平均增速达到28.35%，至2006年底达到74 223MW；新增装机维持高位，呈波动性增长，1996年以来平均增速为27.19%，2006年新增15 197MW。

中国风电的装机速度增长更快。2006年，中国累计装机总量达2604MW，2004~2006年每年新增装机容量增速均超过100%。根据这个增速，中国制定了能源规划：至2010年风电装机将达到5000MW，2020年达到30 000MW。预计在国家政策支持和对环境问题日益重视的背景下，我国风电装机将保持快速增长。预计至2010年，我国风电累计装机可以达到20 241MW，2020年可以达到224 923MW，分别占到国内当时电力装机总量的2.02%和14.06%。

2007年6月，众多国外风电设备整机制造商参加了北京亚洲风能展，向中国用户展示了其先进的技术。其中包括Camesa公司，其在展览会上主要推出了850kW和2.0MW两种机型。这两种机组发电机均采用双馈风力发电机。其中850kW机组实物样机很引人注目，该组发电机采用了散热筋散热的紧凑型结构。Repower公司在展览会上主要推出了两种2.0MW双馈风力发电机组。这两种机组风轮直径不一样，均采用双馈风力发电机。GE则主要宣传了1.5MW和2.5MW风力发电机组。其中1.5MW机组采用双馈风力发电机，2.5MW机组采用永磁风力发电机。另外，参展的国外整机公司还有NORDEX公司、SUZLON（苏司兰）公司以及Emergya Wind Technologies BV (EWT)公司等。

目前，国内风电整机制造商则主要有新疆金风、大连华锐、东方汽轮机、浙江运达、上海电气、浙江华仪、哈电集团、保定惠德、湘潭电机、东方电机、广东明阳、北重汽轮电机、沈阳华创、天威保变、中船重工（重庆）、常州牵引以及南通安迅能等。在这些风电整机制造企业中，只有新疆金风、哈电集团、湘潭电机和东方电机等几家整机制造商生产直驱式永磁同步风力发电机组，大多整机制造商都生产双馈风力发电机组。

图1  恒速发电机

风力发电机设计的创新

某公司近年来成功研制了多种风力发电机产品：750kW异步风力发电机、800kW异步风力发电机、1.2MW永磁同步风力发电机和1.5MW永磁同步风力发电机，积累了丰富的风力发电机设计和制造经验。此外，其还开发了相关关键技术，如风力发电机设计软件、定子线圈和绝缘技术以及轴承润滑技术等；随着其风力发电机产品的大批量应用，积极有效地解决了现场运行中出现的各种各样的问题，熟悉了风力发电机的运行环境和系统要求，积累了不少风电设备运行维护的经验。

我国风电事业要创新，必须要有自己的设计理论和设计队伍，要集中精英加快开发自己的风电机组。国外引进的技术不一定成熟，面对发生的问题要用我们的智慧去解决。

定子线圈和绝缘技术在我们的风力发电机中显得尤为重要，应该重视它的寿命试验和产品考核。特别是在大尺寸条件下，线圈在浸漆后应该对绝缘层的致密性和对环境气候的适应能力进行深入研究。

轴承的润滑技术在风电设备，特别是在转速很高的双馈发电机和传动比很高的齿轮箱中有着至关重要的作用。所以发电机与齿轮箱内齿轮的润滑问题会严重影响该发电机的使用寿命、维修成本和零部件的可靠性等，在结构合理的前提下润滑是个大问题。虽然国外有经验，但未必是最优的，在此问题上应该开展一比一的试验。

我们在引进的同时应认真思考如何去处理这些具有共性的问题。

风力发电机的供电网

恒速风力发电机的配置见图1，发电机转速为1520r/min，风叶转速为22r/min，功率范围为600~850kW，其发出的电力通过变压器(电压为690V/10000V)输给电网。

图2  双馈发电机

双馈发电机的配置见图2，发电机转速为1000~2000r/min，风叶转速为11~23r/min，功率为1500~4500kW，其发出的电力通过变压器(电压为690V/10000V)输给电网，转子由PWM-PWM变频器来供电，整机的风速利用率明显提高，特别是在Ⅱ、Ⅲ类地区优势非常明显。但齿轮箱传动比太大，发电机转速也较高，所以轴承和齿轮的润滑要谨慎。

图3  同步发电机

同步发电机的配置见图3，发电机转速与风叶转速相同为17~28r/min，为了减小发电机体积可以在发电机和风叶间加一级齿轮传动，发电机转速提高，功率1250~5000kW。发电机发出的低频电能通过Diode-PWM或PWM-PWM变频器变成工频电能通过变压器(电压为690V/10000V)输给电网，采用容量为100%的永磁同步发电机, 效率更高，因为其最优工作范围宽。

我国风电事业要创新，必须要有自己的设计理论和设计队伍，要集中精英加快开发自己的风电机组。国外引进的技术不一定成熟，面对发生的问题用我们的智慧去解决。