海上风力发电及其控制技术

海上风力发电及其控制技术

冯为

国家电投集团江苏海上风力发电有限公司 江苏 盐城 224000

摘要：风能由于清洁和再生等优点，已成为新能源领域最有希望的发电方式之一。特别是，中国拥有丰富的海上风能资源，海上风能已成为一种新的战略能源形式。特别是，随着海水深度的增加，海上风力发电的成本迅速上升。海上漂浮风力发电作为一种新的风力发电技术的潜力越来越大，值得进一步研究。作者利用其实际研究经验和相关参考资料，分析和探索了海上漂浮风力发电的概念和关键技术，以便为以下方面提供有益的参考。

关键词：海上风力发电；技术分析；控制技术探讨；

前言

海上风能是我国生态文明建设的重要任务。与地面发电相比，这种发电具有以下优势:资源增加、环境污染减少、噪音污染减少和发展进程更加切实可行。然而，海上风能资源的开发仍然是一个挑战。初始投资也相当可观，在为一部分风力涡轮机开发基本结构模型以确保风力资源的输送方面出现了技术问题。在后来的维护过程中，他也面临着一些技术上的困难因此，有必要加强海上风能技术的研究和开发。

一、海上风力发电技术概述

海上风电技术是一种使用清洁能源的方法，受到所有国家的青睐。中国的海洋资源十分丰富，相邻海域的风能资源也十分丰富。充分利用这些能源在帮助中国解决能源和环境问题方面将有很长的路要走。因此，海上风力发电技术的发展具有战略重要性。首先，当风穿过地球时，风的大小和方向会由于地球表面的粗糙度和障碍物的多样性而发生变化。但是在海面上，由于海面相对光滑，摩擦力低，所以风速小，风向相对稳定。其次，由于海风比陆风更稳定，因此不需要塔架来建造风力涡轮机，从而降低了风力涡轮机的成本。据统计，离海岸线10公里的海上风速通常比沿海地区高约20％，发电量可增加70％。因此，海上风力发电不仅价格便宜，而且生产力很高。最后，海面上的空气流通稳定，地表复杂，船上发电机组不必承担过多的工作量和较长的海洋寿命，在陆地上运行20年的发电机组可以增加到25年到30年。

二、海上风力发电技术分析

1.通过结构力学的计算和分析，有必要获得发动机各部分的受力和变化，然后合理设计发动机的结构。为了优化永磁同步发电机的质量和尺寸，一种主要的技术手段是合理地配置轴向长度与空气间隙的比率，另一种是在增加材料重量的基础上更换旧设备。确保性能。设备。同时，在运输和安装环节采用膜结构，简化了工艺，提高了安装效率。就实现高最高速比技术而言，目前大多数大叶片用于提高收集能力。叶片的类型和材料对发电机的整体质量和强度起着至关重要的作用。一些新的，轻质的，高强度的材料继续填补了市场上的空白。例如，碳纤维环氧树脂材料不仅满足强度要求，而且与传统叶片相比，质量降低了1/3。高性能环氧乙烯基醋树脂不仅可以达到密封环的性能，含氧树脂的性能水平可以降低生产和安装成本，并且同类产品可以降低10％。

2.在冷却系统的设计中，为了避免由于温度和永磁体的去磁而导致发动机结构变形，通常选择强制空气冷却或液体冷却来进行冷却。但是，空气冷却过程需要大量空气，海风中还含有无机盐和其他物质，很容易引起风扇设备的腐蚀。因此，就冷却技术而言，液体冷却方法具有良好的导热性。冷却液的性能与发电机的运行效率和寿命密切相关。由于这个原因，环保且无毒的循环冷却剂已被广泛使用，并已在电导率控制，酸碱控制，金属保护和氟离子去除方面实现。良好结果随着海上风力发电的发展，并网输电技术的发展也在加速。与此同时，需要多个收集平台来支持它，因此建设工作量会增加。在连接风力涡轮机时，应同时考虑海底电缆的设计和布局，并且变电站构造的基点坐标应尽可能靠近中心，降低了成本并增加了能量传输效率。

三、发电形式

1.桩基础结构

当前，在海上风力发电的建设中，最常见的结构是桩基础结构。该结构选择水力冲击法，利用杵的力将钢管直接驱动到海底，或直接在海底上钻孔以安装桩基。该地基的直径通常为3-6米，桩壁厚度通常为直径的1％。一般而言，应将钢管直接插入海床，并应根据土壤本身的强度确定实际深度，并应根据管线本身施加的压力进行相关施工。泥。施工桩基时，必须确保水深为20-25米，桩基施工前土壤质量应良好。多桩基础涉及直接将桩基础打入地下。倾斜和垂直方法都可以使用。这种多桩基础可有效提高其抗海水和压力的能力，并能满足不同水的需求。宣称。桩基的基本结构应根据海水流量和水深等外部因素进行设计。在建造多桩基础的过程中，无需准备海床，并且可以在任何水域的海床地质条件下直接使用它。施工相对简单，质量也较差。然而，由于这种结构的高成本，在安装过程中需要特殊的设备，并且在工作了一年之后，维护和拆卸变得更加困难。

2.导管架基础

对于基础结构的建造，它将受到风力涡轮机的运行和海洋环境的影响。在施工过程中，应使用某些钢管材料。由于该材料重量轻，对海床地质的适应性强，稳定性高，因此也可以在公海的某些地区使用，目前，在国外的一些海上电站中，已逐渐使用该材料。施工中。由于衬里是构成结构的框架的基础，因此衬里主要包含某些结构，例如主管和平台围裙。在具体施工过程中，可以先进行高跷施工，然后再根据外套的具体结构要求进行施工。在制作其他结构时，有必要研究并找到导管材料的基本结构。由于这种深海基础的应用相对成熟，因此可以逐步应用于海上风力发电过程，形成更好的风力发电基础设施。

四、海上风电前景分析

在陆地上，机组人员成本约占总成本的75％。海上风电必须逆转。应特别注意风扇的基础，并应努力建立低成本，高性能的基础。当前，单桩是最佳解决方案，但它也过于依赖波浪载荷，冰载荷，水深，海床和其他条件。据估计，到2017年，基础成本将至少降低30％。尽管海上风力涡轮机的基本成本很高，但是可以通过其他方式降低风力涡轮机的成本。通过降低噪音要求，可以实现较高的叶片最高转速，从而降低扭矩和降低传动链的成本。同样，也减少了气流干扰的影响。不出所料，由于海上风电的特殊需求，风电行业将继续快速发展。使用IEA标准方法进行预测，海上发电成本为0.42元/度。

鉴于能源和环境保护的未来挑战，与热能相比，海上风电已经具有一定程度的竞争力。降低海上风力发电成本的工作很多，并且面临着巨大的挑战。目前，海上风电场的装机容量仅占风能市场的一小部分。然而，海上风电是一个重要的方向，海上风电的潜在市场是大规模风能技术发展的主要动力。在建造海上风电场时，应特别注意风力涡轮机的基础。随着技术的发展，单个机组的容量不断增加，新的大功率发电机正在逐步取代小型发电机。技术的逐步改进将促进新的海上风力涡轮机的持续开发和运行。新型海上风力涡轮机将通过减少安装叶片的数量，继续优化发电性能并降低安装成本。

结束语

综上所述，文章简要介绍了海上浮式风力发电机的概念和关键技术，旨在为广大未来的能源研究同事，海上风轮机提供有益的参考建议，并希望作者的分析。讨论和讨论可以使人们更加清楚地认识到海上浮动风能技术作为新兴风能技术的巨大潜力和社会效益，以便领导对该技术的研究和深入讨论，并在实践中做好工作。 这项技术的应用。

参考文献：

[1]高坤,李春,高伟,车渊博.新型海上风力发电及其关键技术研究[J].能源研究与信息,2010,26(02):110-116+105.

[2]孟珣.基于动力特性的海上风力发电支撑结构优化技术研究[D].中国海洋大学,2010.

[3]王旭东,曹燕燕.海上风力发电技术现状及发展趋势[J].科技创新导报,2008(05):92.

[4]沈又幸,郭玲丽,曾鸣.丹麦风电发展经验及对我国的借鉴[J].华东电力,2008,(11).

[5]谭志忠,刘德有,王丰,杨志.海上风电场的规划[J].上海电力,2007,(02).

[6]鲍亦和,吕斌.漂浮式海上风电场[J].上海电力,2007,(02).