李鹏晖

[摘要]海上风电是我国未来风电产业的重要发展方向，做好技术的研究与应用将直接关系到未来发展效果。在本文中将就海上风电的若干关键技术进行一定的研究。

[关键词]海上风电；关键技术；综述

一、引言

在世界范围内能源需求量不断增加、环境污染情况愈发严重的背景下，对新的可再生清洁能源进行寻求可以说成为了现阶段最为重要的一项工作任务。在风电事业不断发展的过程中，能够开发的陆地资源逐渐减少，同其相比，海上风场具有着更强的风能以及更为稳定的风力资源，且同时具有着噪声污染小以及土地资源占用率低的特点，并因此受到了各国的高度重视。要想做好海上风电场的开发工作，技术的应用十分关键，需要做好相关技术的研究与把握。

二、海上风电关键技术

（一）发电机设计

在海上风电机组研制工作当中，其重要任务即在对风机利用率进行提升的基础上实现其维修率的降低，其维修率也将直接对风场经济效益产生影响。在实际发电机设计当中，需要能够根据实际工作环境对电机结构类型进行确定。对于双馈式发电机来说，其具有并网便捷、稳定性高以及风能利用率高的特点，但因齿轮箱的存在，使其在实际应用当中具有着较高的故障率。直驱永磁同步发电机组取消了齿轮箱，具有着较高的可靠性以及电网功率因数，但在机舱空间方面则具有着较高的要求。近年来，所开展的研究即在直驱发电机基础上对升速齿轮箱进行安装，以此实现对半直驱发电机的组成，能够在对风机故障率有效降低的基础上控制体积，能够更好的布置在机舱当中。

（二）叶片设计

在额定容量下，风机在对应不同叶尖速比以及浆距角时都具有最大的风能捕获值。对于海上风机来说，其通过大型叶片的应对具有较高叶尖速比进行获得，以此对风能的捕获量进行提升。对于大型叶片来说，其在材料强度、质量以及刚度方面都具有着更高的要求，通过环氧碳纤维树脂的复合材料所制成的柔性叶片，则能够减轻约30%左右的重量，且能够根据实际海上风况变化情况对其空气动力型面进行改善，在对叶片受力状况以及空气动力响应的基础上增加风能的捕获量，且能够获得更高的运行可靠性，具有着较好的应用前景。目前，我国在叶片材料研制方面具有了较好的进展，已经开发出了具有高性能的环氧乙烯基脂树脂，同环氧树脂相比具有相似的性能，但却具有着更低的成本。

同时，对于叶片翼型的设计也是一项关键内容，能够对更多的风能进行捕获。目前，对于低速风机叶片来说，其具有着凹、薄的翼型。而对于现代高速风机来说，其通常对流线型叶片进行使用，通常会从NACA系列当中选取，对于这部分翼型来说，其具有着更高的空气动力效率以及阻力，但在叶片翼型方面还具有较大的空间需要改进。此外，通过新空气动力控制装置的应用，如叶片幅翼等，即能够以更为有效、简单的方式实现转子旋转速度的限制，同机械刹车方式相比具有更低的运行成本以及更好的可靠性。当风轮在实际旋转过程中，将具有交替变化的受力特征，且风速不稳定情况的存在，也将导致风力机发生振动情况，且将因此增加维护成本，对此，在未来研究当中，也需要将这部分因素的不良影响降低作为一项重点进行研究。

（三）冷却系统设计

在海上风力风电机组当中，冷却系统是其一项重要的组成部分，其主要作用即是对发电机组的齿轮箱、变流器以及点击等发热部件进行冷却，使其在温度方面能够对系统的运行要求进行满足。通过良好冷却系统的应用，则能够在有效提升电机绝缘寿命以及使用效率的基础上避免电机出现永磁体不可逆去磁以及结构变形情况，保障齿轮箱以及变流器等都能够正常运行。根据具体发热量差异情况存在，其可以使用液冷以及强制风冷这两种方式，对于MW级的海上风电系统来说，其具有着非常高的发热量，在使用强制风冷处理时，具有着非常大的风力需求量，同时，在海风当中也具有着较多的盐雾等腐蚀介质，对此，海上风力机通常使用液冷方式进行冷却，该方式在传热性以及密封l生方面都具有更好的表现。

发电机方面，其所使用的液冷系统主要通过定子外部水套的方式同电机内部间实现热交换处理，或者使用空心铜线对循环通道进行形成，冷却液方面，则通常为乙二醇一水溶液或者水。为了能够对散热效果进行进一步的增强，在实际设计当中则可以将散热板筋设置在定子外围位置，也可以将单独的冷却铜管加入到定子绕组当中，并通过风扇在电机转子端部位置的增加起到空气对流效果。对于液冷系統来说，其在实际应用当中具有着较好的冷却效果，且以外界环境为冷源，具有较小的传热温差，并因此使其外部换热器具有较大的体系，在系统实际安装布置方面则存在着一定的困难。目前，我国已经有研究人员通过蒸发冷却方式的应用以密闭管道或者空间的方式将热量实现对蒸发冷却介质的传递，通过其汽化吸热作用的应用带走更大的热量，以此保证舱内具有恒定的温度，且所使用的冷却介质在绝缘性方面具有较好的表现，具有较好的应用前景。

三、结语

在上文中，我们对海上风电的若干关键技术进行了一定的研究。在未来风电发展当中，需要能够做好这部分技术的进一步研究与科学应用，以此对我国海上风电事业的发展起到重要的推动作用。