摘要：本文介绍了国、内外海上风电的发展现状及趋势，同时分析了MW级海上风电发展的难点所在，并根据双馈异步风力发电机的特点提出了相应的解决办法。

　　论文关键词：兆瓦，双馈，风力发电机
　　可再生能源长期推动因素主要来源于传统能源的枯竭和环保要求，风电是目前除水电外成本最为接近传统能源的可再生能源，金融危机导致的全球经济增长减缓并未改变推动风电长期发展的驱动力因素；石油等传统需求的暂时放缓，仅仅对传统能源可使用年限的轻微延展，并未改变寻求替代能源的必然选择；其次，从“巴厘岛路线图”看，全球各国对于后《京都议定书》时代的环保要求更为迫切和明确，清洁能源的发展空间更加确定。

　　
　　目前来看，海上风能储量大大优于陆上，因此，海上风电发展将会是未来风电发展的主要方向。

　　
　　1国外海上风电发展现状及趋势
　　目前，欧洲是海上风电发展最快的地区。截至2009年底，全球共有12个国家建立了海上风电场，其中10个位于欧洲，中国和日本有小规模的安装。根据欧洲风能协会（EWEA）的最新统计，2009年欧洲水域的八个海上风电场总计安装199台海上风力涡轮机并实现了并网，总容量为577MW，较2008年增幅超过50%。其中，最小装机容量为2.3MW（挪威的Hywind），最大装机容量为209MW（Horns Rev 2）。另外，欧盟15个成员国和其他欧洲国家，有超过100GW的海上风力发电项目正在规划中。

　　
　　2中国海上风电发展趋势
　　中国近海风场的可开发风能资源是陆上实际可开发风能资源储量的3倍，其风能储量远高于陆上，未来发展空间巨大。

　　
　　现在看东部沿海地区的滩涂及近海具有开发风电的良好条件，其中江苏、浙江两省将成为我国海上风电的重点省份，两省近海风资源到2020年规划开发容量分别为700万千瓦和270万千瓦。此外，全国各地酝酿及在建的海上风电场还包括广东湛江、广东南澳、福建宁德、浙江岱山、浙江慈溪、浙江临海、山东长岛等。目前，江苏、上海的海上风电规划已经完成，待其他地方海上风电规划全部完成之后，将汇总形成全国性海上风电规划。

　　
　　3海上风力发电机的研究
　　3.1海上自然环境的研究及其对风力发电机的影响
　　海面上自然环境状况，十分复杂，具体包括盐雾、潮湿、热带气旋，雷电等环境，以下逐一分析各种环境及其对风力发电机的影响。

　　
　　3.1.1盐雾环境及其对风力发电机的影响
　　3.1.1.1盐雾的形成
　　空气中能容纳一定量的水汽，气温愈高，空气中所能容纳的水汽愈多，反之愈少。当空气温度低到不能容纳原先所含有的水汽时，即相对湿度过大时，过剩的水汽便凝结成小水滴。漂浮在空气中，沿海地区空气中含有大量随海水蒸发的盐分，其溶于小水滴中便形成了浓度很高的盐雾。

　　
　　3.1.1.2 盐雾的腐蚀特点
　　盐雾中的主要成分为 NaCl，而 NaCl 的溶液中是以 Na+ 和 Cl- 的形态存在的，由盐雾技术研究的“集成电路的可靠性试验”得知盐雾的沉积率与Cl- 的浓度成正比关系，所以在含盐浓度高的海边，其沉积率也很大，高浓度的盐雾自然成为NaCl溶液的载体。 而由试验又可以知道盐雾的腐蚀作用受到温度和盐业浓度的影响，当温度在35℃，盐液浓度在3%时其对物体的腐蚀（化学反应）作用最大。盐雾中高浓度的（）迅速分解为离子和活跃的 离子与分子式很活跃的金属材料发生化学反应生成强酸性的金属盐，其中的金属离子与氧气接触后又还原生成较稳定的金属氧化物。

　　
　　因此，盐雾对金属物的腐蚀破坏主要条件有：浓度、温度、含氧量
　　3.1.1.3盐雾对风力发电机的危害
　　我国东南部沿海，属南亚热带季风气候区，多年年平均气温都在 20℃以上，年平均最高气温 26℃，年平均最低气温 19℃左右。盛行的海陆风把含有盐分的水汽吹向风电场与设备元器件大面积接触，这些因素使设备受盐雾腐蚀的速度大大加快。盐雾给风力发电机本体带来的危害主要为：

　　
　　经过一系列的化学反应后使设备原有的强度遭到破坏，使风力发电机的承受最大载荷的能力大大降低，使设备不能达到设计运行要求，给设备安全运行带来严重后果。

　　
　　盐雾与设备电器元件的金属物发生化学反应后使原有的载流面积减小，生成氧化合物使电气触点接触不良，它们将导致电气设备故障或毁坏。给风场的安全、经济运行造成大的影响。

　　
　　另外，由于盐雾是以小水滴作为载体，因此会大大影响电机的绝缘性能。

　　
　　4 海上风力发电机的研究
　　4.1 海上风力发电机基础形式
　　海上和陆上风电机组的主要差别在于基础。为了承受海上的强风载荷、海水腐蚀和波浪冲击等，海上风电机组的基础远比陆上的结构复杂、技术难度高、建设成本高。

　　
　　4.2 海上风力发电机类型
　　目前，国内风机种类大概可分为三类：直驱风机、双馈风机、半直驱风机。其中直驱风机代表企业为金风科技，双馈风机代表企业为华锐风电，半直驱风机许多企业均有涉及，但还没有成为市场主流。专家表示：“和陆上风电一样，海上风电仍将上演直驱风机、双馈风机对决。

　　
　　5 海上风电难点
　　由于风力发电机在距地面几十米甚至一百多米高的狭小机舱内，其本身的体积和重量对机舱、塔架、基础、机组风载等都有重要影响。由于是机械部件，齿轮箱也是损坏率最高的部件，导致双馈机型系统运行的可靠性和寿命大打折扣，运营维护成本升高。目前，陆上风机每年需进行12次三类保养及巡检，两次二类保养，一次一类维护。维护人员需要爬上塔筒，进入机舱进行操作。如果海上风电设备出现问题，企业需要大吨位的拖船将每台50－60吨的风机拆卸后运回陆地进行维修，然后再运回海上进行安装，不仅费时费力，还需要不菲的维修成本。一套流程下来，电场投资企业的利润将损失殆尽。如果不维护，根据国外经验，问题将会在风机运行3－5年后集中爆发。比如双馈电机中滑环和电刷之间容易产生碳粉，如果不清理，将会引起电机绝缘损坏或短路。另外还存在因为海面状况复杂等原因，维护人员不能第一时间到达故障风机进行维护而造成重大损失。因此，海上风电最大的难点就是如何保障电机的可靠性。

　　
　　6应对措施
　　对于双馈异步风力发电机，要想保证其在海上可靠运行，设计时需要注意以下几点：

　　
　　第一，电磁方面，在电负荷及磁负荷的选取方面要留有足够的裕量，以免电机在恶劣工矿运行时出现过热现象，另外要特别注意电机的谐波含量，目前看，MW级海上风力发电机冲片选择半开口槽时发电机的谐波含量要远优于开口槽。但选择半开口槽时，线圈端部间隙会紧张，在下线工艺上难度要加大，各公司可根据自己的工艺水平合理选择槽型。

　　
　　第二，结构方面，电机整体结构刚性及疲劳强度要满足电机20年使用寿命，电机的固有频率要远远避开系统运行的频率，避免产生共振现象，另外，由于MW级海上风力发电机一般皆为低压大功率电机，即额定电压低，额定电流高，因此一般定子在引出线时可选择汇流环形式，这样排线安全，整洁，操作简单。在轴承结构选择方面，要特别注意，一般3MW以下电机选择2轴承结构，而3MW以上电机选择3 轴承结构，3MW电机介于两者之间，可根据实际需要自行选择，但一定要确保低温启动时的润滑性能，一般可在轴承室设置加热装置，另外，对于雷电的防护，可在定、转子接线盒部位设置浪涌保护装置。

　　
　　第三，防腐方面，电机所有绝缘部件都需要进行真空压力浸漆，并且绝缘漆要能耐住三防，所有导电件，都需要做绝缘处理，不能暴露在空气中，以免氧化，影响导电部位的接触面积。暴露在空气中的其它金属部件，（包括各紧固件等）都需要严格进行防腐涂漆处理，防腐漆要求附着力高，耐腐蚀，耐潮性强。

　　
　　7 结束语
　　目前，MW级海上风力发电机的研究在我国来说属于新兴课题，关于这方面的文章不是很多，希望本文对致力海上风电的研究能够起到借鉴作用。