王孚懋，郭曉斌，張丙法，衣秋杰，李 勇

（1.山東科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院，山東 青島 266510；2.山東電力研究院，山東 濟(jì)南 250002）

0 引言

隨著全球社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，化石能源緊缺問題日益突出，很多國家與政府加大了新能源的開發(fā)力度。風(fēng)能是目前適合大規(guī)模開發(fā)利用的可再生能源，風(fēng)電不排放任何有害物質(zhì)，也不存在移民問題，不僅能夠減少溫室氣體排放、保護(hù)生態(tài)環(huán)境安全，也是改善電力能源結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。經(jīng)過一個(gè)多世紀(jì)的不斷改進(jìn)，人類在風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)、材料與結(jié)構(gòu)、發(fā)電效率、系統(tǒng)安全與可靠性、系統(tǒng)控制、風(fēng)電場(chǎng)選址等方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)與成果，為不斷降低風(fēng)電成本和擴(kuò)大可經(jīng)濟(jì)利用的風(fēng)能資源奠定了基礎(chǔ)。目前，國外商業(yè)化風(fēng)電機(jī)組的可利用率達(dá)到了98%，風(fēng)電占電網(wǎng)容量的比例可以達(dá)到20%，風(fēng)力發(fā)電成本從十幾年前每千瓦時(shí)10.9美分下降到4美分，2010年可望降到每千瓦時(shí)2.11美分，已經(jīng)接近或優(yōu)于常規(guī)化石能源發(fā)電，成為電力工業(yè)中增長(zhǎng)速度最快的電源［1-2］。

風(fēng)力發(fā)電的利用方式主要有離網(wǎng)型和并網(wǎng)型兩類。離網(wǎng)型風(fēng)電機(jī)組是一種獨(dú)立運(yùn)行的供電系統(tǒng)，適宜偏遠(yuǎn)的山區(qū)、草原和海島等小型獨(dú)立用戶，一般利用小型風(fēng)力機(jī)發(fā)電，由蓄電池儲(chǔ)能，通過逆變器向交流電電器供電，單機(jī)容量在100W～10kW。還可采用中型風(fēng)電機(jī)與柴油發(fā)電機(jī)或光伏太陽電池組成混合供電系統(tǒng)，裝機(jī)容量約10～200 kW，適合解決小的社區(qū)用電問題［1］。并網(wǎng)型風(fēng)電機(jī)組是大規(guī)模利用風(fēng)能的最經(jīng)濟(jì)的方式，單機(jī)容量為150 kW以上，一般由多臺(tái)單機(jī)組成風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)（Wind Power Plant）。風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)受到風(fēng)能質(zhì)量、湍流強(qiáng)度、交通、環(huán)境、地質(zhì)等因素影響，要求利用效率高、風(fēng)電成本低、對(duì)環(huán)境植被與生態(tài)影響小、不造成環(huán)境光學(xué)與環(huán)境噪聲污染等。

進(jìn)入21世紀(jì)，我國逐步將風(fēng)電作為電力工業(yè)的重要組成部分，加快了規(guī)?；a(chǎn)業(yè)的發(fā)展。但是，與國外經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家比較，我國風(fēng)電發(fā)電成本為0.7～0.9元/kW·h，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展在開發(fā)規(guī)模、開發(fā)水平、技術(shù)創(chuàng)新和設(shè)備制造等方面仍存在一定差距。

1 國外風(fēng)電技術(shù)現(xiàn)狀

19世紀(jì)末，丹麥建成了人類第一座風(fēng)力發(fā)電站，是最早開發(fā)風(fēng)電技術(shù)的國家之一，至今仍處于技術(shù)領(lǐng)先地位。一個(gè)世紀(jì)以來，世界各國研制了各種類型的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，風(fēng)電技術(shù)受到國際社會(huì)的普遍關(guān)注與高度重視，尤其是近年來化石燃料的短缺危機(jī)以及環(huán)境保護(hù)國際公約對(duì)減排CO2等溫室氣體的承諾，促使風(fēng)電工程迅猛發(fā)展。

1.1 全球風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)總量

在過去的10年里，全球風(fēng)電市場(chǎng)高速發(fā)展，新增裝機(jī)容量和總裝機(jī)容量的年均增長(zhǎng)率都在28%以上，如表1所示［3-4］。截至2007年底，全球風(fēng)電總裝機(jī)容量達(dá)到了94 GW，年發(fā)電量超過200 TWh，約占全球總發(fā)電量的1.3%。根據(jù)世界風(fēng)能協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果［4］，2008年全球風(fēng)電新增裝機(jī)容量約27 GW，總裝機(jī)容量達(dá)到了121 GW。2008年，美國與中國是全球新增風(fēng)電裝機(jī)容量最多的2個(gè)國家，美國新增風(fēng)電裝機(jī)835.8 MW，占全球新增總量的30.9%；中國新增風(fēng)電裝機(jī)624.6 MW，占全球新增總量的23.3%。

表1 全球風(fēng)電裝機(jī)容量統(tǒng)計(jì)結(jié)果（1998—2008年）

從全球風(fēng)電裝機(jī)的總體分布情況看［4］，歐洲、北美和亞洲仍然是世界風(fēng)電發(fā)展的三大主力市場(chǎng)，分別占全球累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)總?cè)萘康?4.6%、22.8%和20.2%。全球累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)總量前十強(qiáng)國家，其裝機(jī)總?cè)萘空既虻?6.2%，而位居世界風(fēng)電裝機(jī)前3位的美國、德國和西班牙的累計(jì)裝機(jī)總?cè)萘空既蚩偭康?4.5%，中國的累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)總?cè)萘吭谌蚩偭恐械姆蓊~達(dá)到了10.1%。2008年，美國列全球風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量的第1位，而中國上升為第4位。

1.2 風(fēng)電設(shè)備制造技術(shù)

在風(fēng)電裝機(jī)容量快速增長(zhǎng)的同時(shí)，風(fēng)電技術(shù)也取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，特別是風(fēng)電機(jī)組本身，由20世紀(jì)90年代的定槳距、恒速技術(shù)，發(fā)展到今天被廣泛應(yīng)用的變槳距、變速技術(shù)，而且單機(jī)容量不斷刷新記錄［2-3］。據(jù)2006年世界風(fēng)電市場(chǎng)統(tǒng)計(jì)報(bào)告，1997年以前兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組的市場(chǎng)份額還不及10%，2001年則超過一半，2003年已達(dá)到70.5%，2006年高達(dá)76%，兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組已成為風(fēng)電市場(chǎng)中的主流機(jī)型。大功率、大容量風(fēng)電機(jī)組是今后風(fēng)機(jī)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。

隨著風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量的不斷增大，為了便于運(yùn)輸和吊裝，各風(fēng)電機(jī)制造商都在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的緊湊、柔性、輕盈化方面做了大量工作。如充分利用高新復(fù)合材料的葉片加長(zhǎng)風(fēng)機(jī)葉片長(zhǎng)度；省去發(fā)電機(jī)軸承，發(fā)電機(jī)直接與齒輪箱相連，直接置于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、從而使轉(zhuǎn)矩引起振動(dòng)最??；采用變速箱系統(tǒng)，將多極發(fā)電機(jī)與風(fēng)輪直接相聯(lián)；調(diào)向系統(tǒng)放在塔架底部；整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)被置于緊湊的整鑄框架上，使荷載力以最佳方式從輪轂傳導(dǎo)到塔筒上等。國際上，風(fēng)電設(shè)備制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)呈現(xiàn)了以下特點(diǎn)［5］：

1）單機(jī)容量向大型化發(fā)展。為了降低單位造價(jià)及發(fā)電成本，世界各國競(jìng)相研制大功率的風(fēng)電機(jī)。兆瓦級(jí)的風(fēng)電機(jī)已具備了商業(yè)價(jià)值，陸上單機(jī)容量已達(dá)2 MW，近海單機(jī)容量已達(dá)5 MW。MW級(jí)機(jī)組中普遍采用變速、變槳矩技術(shù)。

2）風(fēng)電機(jī)組型式多樣化，由恒速運(yùn)行向變速運(yùn)行發(fā)展。變速運(yùn)行風(fēng)電機(jī)組具有發(fā)電量大、對(duì)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速變化適應(yīng)性好、降低噪音、提高風(fēng)輪效率和精確地控制功率因數(shù)等優(yōu)點(diǎn)，已成為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)展方向。

3）定槳距向變槳距方向發(fā)展。變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組具有結(jié)構(gòu)輕巧良好的變風(fēng)速性能和運(yùn)輸起吊難度小等優(yōu)點(diǎn)，因而是大容量風(fēng)電機(jī)的發(fā)展方向。

4）采用柔性結(jié)構(gòu)。采用柔性葉片和柔性塔架，以降低材料消耗和最大限度吸收振動(dòng)、減輕動(dòng)載荷，可大大降低風(fēng)電機(jī)生產(chǎn)成本。目前，主流機(jī)組已普遍采用輕質(zhì)高性能玻璃纖維葉片，更大的5～10 MW葉片則開始嘗試應(yīng)用碳纖維材料［2］。

1.3 海上風(fēng)電技術(shù)

由于海上風(fēng)電技術(shù)逐漸成熟，全球海上風(fēng)電裝機(jī)容量已經(jīng)超過1 GW，促進(jìn)了單機(jī)容量達(dá)3 MW以上的特大型兆瓦級(jí)風(fēng)力機(jī)的研發(fā)［3］。風(fēng)電設(shè)備制造商一方面努力擴(kuò)大產(chǎn)能，批量化生產(chǎn)現(xiàn)有產(chǎn)品，滿足陸地風(fēng)電市場(chǎng)需求；另一方面紛紛推出特大型風(fēng)機(jī)，為未來海上風(fēng)電市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)做準(zhǔn)備。巨型風(fēng)力機(jī)的槳葉長(zhǎng)度達(dá)到了60～70 m，海上運(yùn)輸與施工極為方便，超過1 500 t的浮吊已經(jīng)普及應(yīng)用。海上風(fēng)速大且穩(wěn)定，年平均利用小時(shí)可達(dá)3 000 h以上，年發(fā)電量可比陸上高出50%。歐洲風(fēng)能協(xié)會(huì)（EWEA）預(yù)測(cè)，2020年全球海上風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量將達(dá)到50 GW［6］。

2 中國風(fēng)電技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 中國風(fēng)電裝機(jī)總量

我國風(fēng)能資源豐富，適合大規(guī)模開發(fā)，應(yīng)用前景廣闊。自1986年在山東榮成建成國內(nèi)第一個(gè)示范風(fēng)電場(chǎng)以來，經(jīng)過20多年的努力，風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量不斷擴(kuò)大，已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)新的規(guī)?；l(fā)展時(shí)期。據(jù)中國風(fēng)能協(xié)會(huì)公布的數(shù)據(jù)，截止到2005年底，全國風(fēng)能資源豐富的15個(gè)省、市、自治區(qū)及特別行政區(qū)（除臺(tái)灣省外）已建成風(fēng)電場(chǎng)62個(gè)，累計(jì)運(yùn)行風(fēng)電機(jī)組1 864臺(tái)，總裝機(jī)容量1.26 GW，僅2005年就建成了500 MW［5］。2008年，中國累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)總量已超過12.1 GW，占全球份額的10.1%，名列世界第4位［4］。表 2列出了 2000－2008年全國新增風(fēng)電裝機(jī)及累計(jì)裝機(jī)狀況［4-5］。

我國修訂的 《可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃目標(biāo)》提出，到2010年新增風(fēng)電裝機(jī)容量10 GW，到2020年達(dá)到30 GW，約占國內(nèi)發(fā)電總裝機(jī)10億KW容量的2%～3%，總電量的1%～1.5%，預(yù)計(jì)這一目標(biāo)將會(huì)提前達(dá)到并超額實(shí)現(xiàn)。據(jù)2006、2007和2008三年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)［4］，全國并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電容量分別達(dá)到年增長(zhǎng)率為105.3%、127.3%和105.8%，實(shí)現(xiàn)飛躍性的發(fā)展。2008年，全國新增風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到6 246 MW，占當(dāng)年全國新增發(fā)電裝機(jī)容量的8.0%，全國風(fēng)電裝機(jī)比重從2005年的0.25%提高到2008年的1.53%。

2008年列全國風(fēng)電裝機(jī)容量前10位的?。ㄊ?、自治區(qū)）及其份額如表 3所示［4］。 其中，內(nèi)蒙古、遼寧、河北、吉林及黑龍江列全國風(fēng)電裝機(jī)容量前5位，這5個(gè)省（區(qū)）合計(jì)占全國風(fēng)電總?cè)萘康姆蓊~從2007年的60.8%進(jìn)一步提高到2008年的65.8%，列前10位的省（區(qū)）合計(jì)占全國風(fēng)電裝機(jī)總?cè)萘康?9.1%。由此可見，全國風(fēng)電裝機(jī)的地區(qū)市場(chǎng)份額呈現(xiàn)進(jìn)一步集中的趨勢(shì)，反映了風(fēng)電產(chǎn)業(yè)具有區(qū)域性及資源依賴性的特點(diǎn)。

2.2 中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)

我國的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)起步較晚。上世紀(jì)80年代初，我國將風(fēng)力發(fā)電列為農(nóng)村電氣化的措施，推廣應(yīng)用1 kW以下小型充電用風(fēng)電機(jī)，形成了幾萬臺(tái)的年生產(chǎn)能力，還有一定數(shù)量出口國外。在“九五”期間，重點(diǎn)研制600 kW三葉片、失速型、雙速發(fā)電機(jī)的風(fēng)電機(jī)組，掌握了整體總裝技術(shù)和關(guān)鍵部件如葉片、電控、發(fā)電機(jī)、齒輪箱等的設(shè)計(jì)制造技術(shù)，并初步掌握了總體設(shè)計(jì)技術(shù)。進(jìn)入21世紀(jì)，我國逐步將風(fēng)電作為電力工業(yè)的重要組成部分，加快了規(guī)?；a(chǎn)業(yè)的發(fā)展。“十五”期間，國家863計(jì)劃支持了國內(nèi)數(shù)家企業(yè)研制MW級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及其關(guān)鍵部件，以盡快追趕世界主流機(jī)型先進(jìn)技術(shù)，科技部組織了對(duì)750 kW失速型風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)品化與產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)攻關(guān)。

表2 全國每年新增風(fēng)電裝機(jī)及累計(jì)裝機(jī)容量

表3 2008年及2007年全國部分省市（市、區(qū)）風(fēng)電裝機(jī)情況對(duì)比

截至2007年，國內(nèi)風(fēng)電機(jī)組制造商達(dá)到40家，其中，國有和國有控股公司17家，民營制造企業(yè)12家，合資企業(yè)7家，外商獨(dú)資企業(yè)4家［7］。據(jù)2006年累計(jì)風(fēng)電設(shè)備市場(chǎng)份額統(tǒng)計(jì)，國產(chǎn)企業(yè)已占22.7%。目前，國內(nèi)主要風(fēng)電機(jī)組600 kW和750 kW定槳距失速機(jī)型已經(jīng)通過了市場(chǎng)驗(yàn)證與考核，數(shù)家企業(yè)批量生產(chǎn)，國產(chǎn)化率達(dá)90%，相當(dāng)于國際上二十世紀(jì)90年代中期的水平。國內(nèi)自主研發(fā)的1 200 kW直驅(qū)式永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組于2005年4月完成吊裝投入試運(yùn)行，在產(chǎn)品升級(jí)換代方面邁出了重要的一步。國內(nèi)引進(jìn)的1 500 kW變槳雙饋?zhàn)兯偌夹g(shù)和2 000 kW級(jí)風(fēng)電機(jī)組正進(jìn)入研制階段，開始野外運(yùn)行考核，標(biāo)志著國產(chǎn)兆瓦級(jí)變槳變速技術(shù)取得進(jìn)展。我國具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的1 500 kW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組于2006年10月21日在沈陽正式出廠，標(biāo)志著中國在風(fēng)電產(chǎn)業(yè)方面又邁進(jìn)一步。在國家風(fēng)電設(shè)備國產(chǎn)化政策的有力推動(dòng)下，風(fēng)電設(shè)備零部件制造水平也有了較大提高，具備了齒輪箱、葉片、電機(jī)等關(guān)鍵零部件制造能力，外商已開始在我國采購風(fēng)電設(shè)備零部件。這些成果標(biāo)志著中國風(fēng)電機(jī)組的設(shè)計(jì)制造能力總體上已經(jīng)達(dá)到了世界先進(jìn)水平。

我國制造的風(fēng)電機(jī)組大致分為三類［7］：1）雙饋式變槳變速機(jī)型，是目前大部分企業(yè)所采用的風(fēng)電技術(shù)，技術(shù)已成熟，屬風(fēng)電行業(yè)主流的先進(jìn)技術(shù)。如通用電氣、歌美颯、維斯塔斯、蘇司蘭、華銳、東汽、上海電氣、北重、沈陽華創(chuàng)等公司。2）直驅(qū)永磁式變槳變速機(jī)型，是近幾年發(fā)展起來的先進(jìn)技術(shù)，業(yè)已成熟，代表風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展方向。如金風(fēng)科技、湘電風(fēng)能、上海萬德、廣西銀河、常州新譽(yù)等公司。3）失速型定槳定速機(jī)型，不是目前市場(chǎng)的主流技術(shù)，但技術(shù)成熟，運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)相對(duì)豐富，設(shè)備性能和產(chǎn)能比較穩(wěn)定。如金風(fēng)科技和浙江運(yùn)達(dá)的600 kW、750 kW機(jī)組等。

2.3 山東省風(fēng)電技術(shù)現(xiàn)狀

山東省是東部沿海的風(fēng)能豐富區(qū)，風(fēng)能密度大于200 W/m2（相當(dāng)風(fēng)速為6.9 m/s）。為加快發(fā)展，山東省規(guī)劃到“十一五”末風(fēng)電總裝機(jī)容量達(dá)到1 GW，“十二五”末達(dá)到4 GW。2007年5月，山東省發(fā)改委公布了100個(gè)省級(jí)重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目名單，包括國華榮成風(fēng)電場(chǎng)二期、國華東營風(fēng)電場(chǎng)、國華沾化套兒河風(fēng)電場(chǎng)、山東華能壽光風(fēng)電場(chǎng)、華能中電威海風(fēng)電場(chǎng)等5個(gè)風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)項(xiàng)目，總裝機(jī)容量達(dá)297 MW。

此外，山東海上風(fēng)電項(xiàng)目開始啟動(dòng)，目前已實(shí)現(xiàn)風(fēng)電裝機(jī)容量62 MW，年發(fā)電1.3億kW·h。我國第一個(gè)海上風(fēng)電項(xiàng)目——山東長(zhǎng)島海上風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)發(fā)展規(guī)劃通過了國家專家評(píng)估，一期廟島南部海域50 MW風(fēng)電場(chǎng)示范工程項(xiàng)目已進(jìn)入開發(fā)階段，中國海洋石油總公司日前宣布將在今后十年內(nèi)投資210億元，在威海海域建設(shè)總裝機(jī)容量1.1 GW的全球最大海上風(fēng)電項(xiàng)目，該項(xiàng)目于2008年10月開始一期建設(shè)。

3 中國風(fēng)電技術(shù)發(fā)展前景與展望

我國是最早利用風(fēng)能的國家，但是與國外經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家比較技術(shù)上仍存在一定差距。隨著國家發(fā)展規(guī)劃與相關(guān)激勵(lì)政策的不斷出臺(tái)，我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)必將進(jìn)入一個(gè)嶄新的大規(guī)模高速發(fā)展階段。目前，特大型風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)仍以丹麥型為主導(dǎo)，制造材料更加多樣化，工藝水平不斷提高，設(shè)計(jì)思想也不斷推陳出新，預(yù)計(jì)在以下幾個(gè)方面會(huì)有大的突破。

3.1 風(fēng)輪葉片設(shè)計(jì)與制造技術(shù)

風(fēng)輪葉片是風(fēng)力機(jī)的主要?jiǎng)恿Σ考?，葉片設(shè)計(jì)與制造技術(shù)涉及葉片材料、葉片結(jié)構(gòu)與氣動(dòng)性能。傳統(tǒng)的葉片大多采用玻璃鋼制造，主要考慮玻璃鋼的比強(qiáng)度和比剛度高、重量輕、耐腐蝕、抗疲勞性能好、易成型等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在大型風(fēng)力機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是采用高強(qiáng)度輕質(zhì)大容量葉片，主流機(jī)組已普遍采用玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（GRP），優(yōu)點(diǎn)是可根據(jù)風(fēng)力機(jī)葉片的受力特點(diǎn)設(shè)計(jì)強(qiáng)度與剛度，翼型容易成型，可達(dá)到最大氣動(dòng)效率。對(duì)更大的5～10 MW風(fēng)力機(jī)來說，由于強(qiáng)度與剛度要求更高、自重更大，葉片設(shè)計(jì)適宜采用價(jià)格昂貴的碳纖維材料。上述材料均為熱固性樹脂，目前推出的熱塑性樹脂即所謂“綠色葉片”（Green Blade），具有可回收利用等一系列優(yōu)點(diǎn)，解決了環(huán)保問題，符合現(xiàn)代工業(yè)綠色設(shè)計(jì)要求［8］。

風(fēng)輪葉片翼型性能影響著風(fēng)力機(jī)風(fēng)能轉(zhuǎn)換的效率，傳統(tǒng)的低速風(fēng)輪葉片采用薄而略凹的翼型，現(xiàn)代高速風(fēng)輪都采用流線型葉片。據(jù)報(bào)道，美國研發(fā)一種新型風(fēng)力渦輪機(jī)，利用一個(gè)遮蔽物包圍其風(fēng)力機(jī)葉片，引導(dǎo)空氣通過葉片并給空氣加速，產(chǎn)生的能量與2倍直徑的傳統(tǒng)風(fēng)力機(jī)能量相當(dāng)，可將風(fēng)能變成電能的成本節(jié)省一半。

最近，國際上還推出 “未來葉片的概念”（Future Blade Concept），要求更可靠、更耐久地捕獲更多的風(fēng)能，采用了智能材料和結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)葉片智能化。如在葉片上埋入光導(dǎo)纖維系統(tǒng)，采用結(jié)構(gòu)健康監(jiān)控技術(shù)診斷結(jié)構(gòu)完整性和雷擊情況等，以此提高可靠性并降低風(fēng)電成本。再如將復(fù)合材料氣動(dòng)彈性剪裁技術(shù)（Aero Elastic Tailoring）應(yīng)用于葉片設(shè)計(jì)上，利用復(fù)合材料的非對(duì)稱、非均衡鋪層產(chǎn)生的偶合效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)葉片有利的變形，增加氣動(dòng)效率。

3.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造技術(shù)

風(fēng)力機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括齒輪機(jī)構(gòu)、軸承、潤(rùn)滑系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，風(fēng)電機(jī)組齒輪箱故障約50%與軸承選型、制造、潤(rùn)滑和工作狀態(tài)有關(guān)［9］。目前，國內(nèi)兆瓦級(jí)以上機(jī)組的核心部件如電機(jī)、齒輪箱、葉片、電控設(shè)備和偏航系統(tǒng)等仍然依靠進(jìn)口，對(duì)基礎(chǔ)配件齒輪箱軸承、偏航軸承、變槳軸承及主軸軸承等研究不夠。齒輪箱作為風(fēng)電機(jī)組的重要組成部分，其振動(dòng)形態(tài)直接影響風(fēng)力機(jī)的運(yùn)行性能，狀態(tài)檢測(cè)極為重要，國內(nèi)還處于探索階段。

3.3 磁懸浮技術(shù)

目前，國內(nèi)外有多個(gè)關(guān)于磁懸浮技術(shù)應(yīng)用于風(fēng)力機(jī)的專利技術(shù)報(bào)道，特點(diǎn)是降低軸承摩擦阻力，提高了風(fēng)電效率與使用壽命。磁懸浮風(fēng)電機(jī)組可在微風(fēng)下運(yùn)行，工作風(fēng)速為 1.5～36.9 m/s（即 1～12級(jí)風(fēng)），風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)抗湍流能力強(qiáng)，展示了一個(gè)全新的發(fā)展方向。

3.4 海上風(fēng)電場(chǎng)技術(shù)

21世紀(jì)是世界風(fēng)電產(chǎn)業(yè)由陸地轉(zhuǎn)向海洋的世紀(jì)［3,6］。中國東部沿海水深2～15 m的海域面積遼闊，可利用的風(fēng)能資源約是陸上的3倍，而且距離電力負(fù)荷中心很近，隨著海上風(fēng)電場(chǎng)技術(shù)的發(fā)展成熟，必然成為未來的可持續(xù)能源。

［1］ 施鵬飛.風(fēng)力發(fā)電在中國的現(xiàn)狀和前景 ［J］.水力發(fā)電學(xué)報(bào)，1998，62(3)：1-14.

［2］ 趙永強(qiáng)，李俊峰.風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r與趨勢(shì)分析［J］.中國科技產(chǎn)業(yè)，2006，（中國能源科技專輯）：69-71.

［3］ 施躍文，高輝，陳鐘.國外特大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組技術(shù)綜述［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2008，32(18)：87-91.

［4］ 蔣莉萍.2008年國內(nèi)外風(fēng)電發(fā)展情況綜述 ［J］.電力技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2009，21(2)：12-15.

［5］ 周燕莉.風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)［J］.甘肅科技，2008，24(3)：9-11.

［6］ 宋礎(chǔ)，劉漢中.海上風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)開發(fā)現(xiàn)狀及趨勢(shì)［J］.電力勘測(cè)設(shè)計(jì)，2006，(2)：55-58.

［7］ 祁和生.我國風(fēng)力發(fā)電機(jī)組總裝企業(yè)現(xiàn)狀 ［J］.中國科技投資，2008，(1)：61-64.

［8］ 陳紹杰，申振華，徐鶴山.復(fù)合材料與風(fēng)力機(jī)葉片［J］.可再生能源，2008，26(2)：90-92.

［9］ 王晶晶，吳曉鈴.風(fēng)電齒輪箱的發(fā)展及技術(shù)分析［J］.機(jī)械傳動(dòng)，2008，32(6)：5-8.