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全球第二！这个海上大风车每年可发电4000万千瓦时( 二 )


图3 永磁直驱发电机与传统发电机（图片来源：维科网·风电）（三）电能输出稳定器——全功率变流器生活中 ， 我们使用比较多的是频率和电压固定的交流电 ， 而受复杂风况的影响 ， 风力发电机发出的电频率和电压是在不断变化的 。 因此 ， 在发电机和电网之间需要使用变流器来调整输出电的频率和电压 ， 使其满足并网发电的基本需求 。全功率变流器经常与永磁直驱发电机相配合 ， 在发电机与电网之间加入一个功率与发电机相同的变流器 ， 用于调整输出交流电的频率与电压 。全功率变流器由机侧变流器、网侧变流器和控制单元组成 。 实际工作中 ， 控制单元监控发电机的运行情况 ， 由机侧变流器将发电机发出的不稳定交流电转换为稳定的直流电 ， 再由网侧变流器转换为频率、电压与电网一致的稳定交流电 。全功率变流器在风力发电机和电网间起到了缓冲的作用 ， 既能保证风力发电机组能够输出稳定的电流 ， 也能减少电网波动对发电机可能造成的损害 。全球第二！这个海上大风车每年可发电4000万千瓦时
全球第二！这个海上大风车每年可发电4000万千瓦时
图4 全功率变流器示意图及实物（图片来源：百度文库、斯维奇）（四）遇见台风怎么办？——风机安全运行的保障措施之前提到 ， 海上风力发电与陆地风力发电相比 ， 最大的困难与挑战在于海上复杂的风况 ， 其中便包括台风等自然灾害 。在中国 ， 台风发生的频率很高 ， 每年均会有1-3次台风影响中国东南沿海 。 台风影响区域广、持续时间长 ， 海上风机在台风中不仅要承受剧烈的气流变化 ， 还要承受台风引起的海浪的冲击 。 在大型台风的作用下 ， 很容易发生叶片断裂、塔柱折断、机舱罩破裂等损害 ， 造成巨大经济损失 。为了抵御台风 ， 海上风机采用了许多技术措施 ， 阻尼减震器便是其中之一 。任何物体均有一定的振动频率 ， 如果外界施加影响的频率和物体本身频率重合 ， 便会发生共振现象 ， 造成破坏 。阻尼减震器是一种能改变物体本身振动频率的装置 ， 它使外界影响的频率和物体本身频率相差较大 ， 从而避免共振现象 。 阻尼减震器应用广泛 ， 在许多高楼大厦中也有配备 。 而在海上风机中 ， 阻尼减震器能根据台风影响频率调整风机的振动频率 ， 大大减小台风对机组结构的影响 ， 从而使海上风机能在台风中屹立不倒 。全球第二！这个海上大风车每年可发电4000万千瓦时
图5 质量阻尼器（图片来源：永峻工程顾问公司）除了阻尼减震器外 ， 海上风机对许多部分都采取了相关措施 。 比如发电机舱室外壳增厚、增加强化结构、机组全密封设计等等 ， 这些措施强化了海上风机的结构和耐海水腐蚀性能 ， 有力保障了海上风力发电机组的安全运行 。（五）海上风电建设 ， 中国大有可为海上没有住宅、山丘等障碍物 ， 因此海上平均风速要高于陆地风速25%左右 。 此外 ， 海上风电场远离居民住宅区 ， 在噪音、占地等方面限制较小 。 而且 ， 中国海上面积广阔 ， 海上风力资源丰富 ， 具有很高的开发价值 。与陆地风力发电相比 ， 海上风电场建设起步较晚 。 成本方面 ， 海上风电场风速更高 ， 但是输电成本高于陆地输电 ， 综合成本海上风电场与陆地风电场基本持平 。 装机容量方面 ， 截止2019年 ， 全球海上风电累计装机容量约27.2 GW（27200 MW） ， 其中英国以9.7 GW排名第一 ， 随后是德国（7.5 GW） ， 中国排名第三 ， 并且增长速度较快 ， 未来有望成为世界最大的海上风力发电国家 。参考文献[1]沈德昌. 海上风电机组发展趋势分析[J]. 风能, 2012, 000(012):66-71.[2]黄玲玲, 曹家麟, 张开华,等. 海上风电机组运行维护现状研究与展望[J]. 中国电机工程学报, 2016, 36(003):729-738.[3]战培国, 于虹, 侯波. 海上风力发电技术综述[J]. 电力设备, 2005, 6(012):42-44.[4]刘琦, 许移庆. 我国海上风电发展的若干问题初探[J]. 上海电力, 2007, 020(002):144-148.[5]吴佳梁. 海上风力发电机组设计[M]. 化学工业出版社, 2012.[6]贾大江. 永磁直驱风力发电机组的设计与技术[M]. 中国电力出版社, 2012.「了不起的中国制造」专栏 ， 力邀行业权威、资深玩家 ， 呈现他们眼中的中国创新之路 。


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