本單位完成《2020年海上風電市場現狀深度調研與發展前景分析報告》編制工作

  海上風力發電廠,是利用海上風力資源發電的新型發電廠。在石油資源形勢日益嚴峻的情況下,各國均將眼光投向了風力資源巨大的海域,歐洲多個國家已建立了多個海上風力發電廠而且規模巨大。中國也逐漸涉及海上風力發電領域,上海的海上風力發電廠2010年啟用,香港欲建全球最大海上風力發電廠。

  盡管風力發電機多種多樣,但歸納起來可分為兩類:①水平軸風力發電機,風輪的旋轉軸與風向平行;②垂直軸風力發電機,風輪的旋轉軸垂直于地面或者氣流方向。

  1、水平軸風力發電機

  水平軸風力發電機科分為升力型和阻力型兩類。升力型風力發電機旋轉速度快,阻力型旋轉速度慢。對于風力發電,多采用升力型水平軸風力發電機。大多數水平軸風力發電機具有對風裝置,能隨風向改變而轉動。對于小型風力發電機,這種對風裝置采用尾舵,而對于大型的風力發電機,則利用風向傳感元件以及伺服電機組成的傳動機構。

  風力機的風輪在塔架前面的稱為上風向風力機,風輪在塔架后面的則成為下風向風機。水平軸風力發電機的式樣很多,有的具有反轉葉片的風輪,有的再一個塔架上安裝多個風輪,以便在輸出功率一定的條件下減少塔架的成本,還有的水平軸風力發電機在風輪周圍產生漩渦,集中氣流,增加氣流速度。

  2、垂直軸風力發電機

  垂直軸風力發電機在風向改變的時候無需對風,在這點上相對于水平軸風力發電機是一大優勢,它不僅使結構設計簡化,而且也減少了風輪對風時的陀螺力。

  利用阻力旋轉的垂直軸風力發電機有幾種類型,其中有利用平板和被子做成的風輪,這是一種純阻力裝置;S型風車,具有部分升力,但主要還是阻力裝置。這些裝置有較大的啟動力矩,但尖速比低,在風輪尺寸、重量和成本一定的情況下,提供的功率輸出低。

  3、達里厄式風輪

  是法國G.J.M達里厄于19世紀30年代發明的。在20世紀70年代,加拿大國家科學研究院對此進行了大量的研究,現在是水平軸風力發電機的主要競爭者。達里厄式風輪是一種升力裝置,彎曲葉片的剖面是翼型,它的啟動力矩低,但尖速比可以很高,對于給定的風輪重量和成本,有較高的功率輸出。現在有多種達里厄式風力發電機,如Φ型,Δ型,Y型和H型等。這些風輪可以設計成單葉片,雙葉片,三葉片或者多葉片。

  4、雙饋型發電機

  隨著電力電子技術的發展,雙饋型感應發電機(Double-Fed Induction Generator)在風能發電中的應用越來越廣。這種技術不過分依賴于蓄電池的容量,而是從勵磁系統入手,對勵磁電流加以適當的控制,從而達到輸出一個恒頻電能的目的。雙饋感應發電機在結構上類似于異步發電機,但在勵磁上雙饋發電機采用交流勵磁。我們知道一個脈振磁勢可以分解為兩個方向相反的旋轉磁勢,而三相繞組的適當安排可以使其中一個磁勢的效果消去,這樣一來就得到一個在空間旋轉的磁勢,這就相當于同步發電機中帶有直流勵磁的轉子。雙饋發電機的優勢就在于,交流勵磁的頻率是可調的,這就是說旋轉勵磁磁動勢的頻率可調。這樣當原動機的轉速不定時,適當調節勵磁電流的頻率,就可以滿足輸出恒頻電能的目的。由于電力電子元器件的容量越來越大,所以雙饋發電機組的勵磁系統調節能力也越來越強,這使得雙饋機的單機容量得以提高。雖然,部分理論還在完善當中,但是雙饋反應發電機的廣泛應用這一趨勢將越來越明顯。

  5、馬格努斯效應風輪

  馬格努斯效應風輪,由自旋的圓柱體組成,當它在氣流中工作時,產生的移動力是由于馬格努斯效應引起的,其大小與風速成正比。有的垂直軸風輪使用管道或者漩渦發生器塔,通過套管或者擴壓器使水平氣流變成垂直氣流,以增加速度,偶寫還利用太陽能或者燃燒某種燃料,是水平氣流變成垂直方向的氣流。

  6、徑流雙輪效應風輪

  徑流雙輪效應或叫雙輪效應是一種新型風能轉化方式。

  首先它是一種雙輪結構,相對于水平軸流式風機,它是徑流式的,同已有的立軸式風機一樣都是沿長軸布設槳葉的,直接利用風的推力旋轉工作的,單輪立軸風輪因軸兩側槳葉同時接受風力而扭矩相反,相互抵消,輸出力矩不大。設計為雙輪結構并靠近安裝,同步運轉,就將原來的立軸力矩輸出對槳葉流體力學形狀的依賴進而改變為雙輪間的利用轉動產生渦流力的利用,兩輪相互借力,相互推動;而對吹向兩輪間的逆向風流可以互相遮擋,進而又依次輪流將其分撥于兩輪的外側,使兩輪外側獲得有疊加的風流,因此使雙輪的外緣線速度可以高于風速,雙輪結構的這種互相助力,主動利用風力的特點產生了“雙輪效應”。

  相比有些單輪式結構風機中采用外加的遮擋法、活動式變槳矩等被動式減少葉輪回轉復位阻力的設計,體現了積極利用風力的特點。因此這一發明的不僅具有實用作用,促進風力利用的研究和發展,而且具有新的流體力學方面的意義。它開辟了風能發展的新空間,是一項帶有基礎性質的發明,這種雙輪風機具有的設計簡捷,易于制造加工,轉數較低,重心下降,安全性好,運行成本低,維護容易,無噪音污染等明顯特點,可以廣泛普及推廣,適應中國節能減排需求,大有市場前景。

  盡管海上風電優勢眾多,但由于海上風電技術難度較大,對產品要求較高,因此海上風電機組制造商相對較少。2016年,中國海上風電新增裝機154臺,容量達到59萬千瓦,共有4家制造企業有新增吊裝;2017年,中國海上風電取得突破進展,新增裝機共319臺,新增裝機容量達到116萬千瓦,共有8家制造企業有新增裝機。

  截至2016年底,海上風電機組供應商共10家,其中,累計裝機容量達到15萬千瓦以上的機組制造商有上海電氣、遠景能源、華銳風電、金風科技,這4家企業海上風電機組裝機量占海上風電裝機總量的90.1%,上海電氣以58.3%的占比拔得海上風電機組供應量頭籌。

  截至2017年底,海上風電機組整機制造企業共11家,其中,累計裝機容量達到15萬千瓦以上有上海電氣、遠景能源、金風科技、華銳風電,這4家企業海上風電機組累計裝機量占海上風電總裝機容量的88%,上海電氣以55%的市場份額遙遙領先。

  根據杭州先略投資咨詢有限公司發布的《2020年海上風電市場現狀深度調研與發展前景分析報告》數據顯示:目前,我國海上風電正處于由試點示范向規模化開發轉變的關鍵時期,但受到施工難度大、建設能力要求高、技術門檻高、投資規模大、運維專業性強等一系列開發因素制約。同時,海上風電項目施工環境復雜性及專用設備不足給海上風電項目建設帶來較大挑戰,海上風電在經濟性上仍難以實現全面突破,需相關單位加強合作,不斷深入探索。2018年,我國海上風電市場規模達到248.29億元,同比增長42.23%。

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  根據杭州先略投資咨詢有限公司發布的《2020年海上風電市場現狀深度調研與發展前景分析報告》數據顯示:2018年,中國海上風電新增裝機436臺,同比增長36.68%。

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  根據杭州先略投資咨詢有限公司發布的《2020年海上風電市場現狀深度調研與發展前景分析報告》數據顯示:2018年,中國海上風電取得突破進展,新增裝機容量達到1655.24MW,同比增長42.22%。

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  隨著新能源重要性的不斷加大,風電行業的繼續壯大,各國對海上風電的關注與投入也會逐漸增加,海上風電將會得到有利的發展環境。結合國內海上風電裝機容量來看,海上風電呈現出風電規模不斷擴大、風機的功率不斷擴大、逐漸向深海布局、海上風電并網容量不斷擴大的趨勢。


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