我國有很長的海岸線，雖然臺風對風能的開發(fā)造成了很大的威脅，但仍不能阻擋人們開發(fā)海上風電的熱情，現(xiàn)在海上風力發(fā)電已經(jīng)悄然興起，海上有豐富的風能資源和廣闊平坦的區(qū)域，從而使海上風力發(fā)電技術成為最近的研究和應用熱點。中國海上風能資源儲量遠大于陸地風能，儲量10m高度可利用的風能資源超過7億kW，而且距離電力負荷中心很近。如果能夠得到有效開發(fā)，將對我國經(jīng)濟發(fā)展提供有力保障，也為節(jié)能減排的目標作出貢獻。但目前海上風電開發(fā)的最大難點是風電機的穩(wěn)定性和安全性沒有保障，我們必須明確認識到這個“技術門檻”形成的原因，引發(fā)的后果，加大技術創(chuàng)新，讓抗臺風新型風電機早日應用，避免盲目性，循序漸進，穩(wěn)步發(fā)展。

        從理論上講進口風電機組的運行風速達50~60m/s，12級颶風的平均風速是34m/s，也就是說風電機組可以在任何狂風暴雨中運行，強度還有富余。但事實卻是殘酷的，2003年13號臺風“杜鵑”，2006年1號臺風“珍珠”和8號臺風“桑美”分別造成了廣東汕尾紅海灣風電場，南澳風電場和浙江蒼南鶴頂山風電場的風機嚴重損毀。從風電機組控制系統(tǒng)的原理來講，當風電機處于狂風狀態(tài)時，可以自動調(diào)節(jié)風輪葉片自動卸載，使葉片與風向平行，這樣葉片受到風的作用力最小，也就抵抗了風的破壞作用。但風電機在臺風中損毀，說明風電機的控制技術還不穩(wěn)定和可靠，并存在嚴重缺陷。

        首先對現(xiàn)有風電機的控制系統(tǒng)進行分析，現(xiàn)有風電機的控制裝置主要有偏航裝置和變漿矩裝置。偏航裝置就是控制風力發(fā)電機沿水平方向轉(zhuǎn)動，使風輪始終向著來風的方向，以獲取最大風能。變槳距裝置就是控制槳葉沿縱軸旋轉(zhuǎn)葉片，控制葉片的迎風攻角，保證風輪轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定，保持功率輸出的穩(wěn)定。我們知道自然界的風向和風速都是隨時隨機變化的，我們的調(diào)節(jié)裝置雖然可以根據(jù)風向和風速調(diào)整，但在速度上始終是滯后的，并不能完全滿足風電機平穩(wěn)發(fā)電的需要。

        比如在自然界中風向呈90°變化是經(jīng)常發(fā)生的，偏航裝置和變漿矩裝置的響應速度是 1°/秒，若是90°就需要90秒的調(diào)整時間，在這么長的調(diào)整過程中，風輪葉片所受的風力角是完全不同的，也就是葉片所受的風載是變化的，必然造成風輪轉(zhuǎn)速的不穩(wěn)定，從而影響到風電機輸出功率的穩(wěn)定，嚴重時就會造成風電機解網(wǎng)，造成電網(wǎng)的不穩(wěn)定。這種控制系統(tǒng)的滯后性在強風暴的氣候條件下，往往會造成嚴重的后果，在高風速情況下葉片處于順漿位置，若風向發(fā)生90°變化，就會使葉片完全處于大面積受風的狀態(tài)，使葉片受力突然增大，葉片受到的強大風載就會通過傳動軸對變速裝置造成巨大的沖擊，造成變速裝置的損壞。巨大的風載也會對偏航裝置造成沖擊，造成偏航裝置的損壞。葉片也有可能被折損壞。控制系統(tǒng)的滯后性也造成海上風電機更不穩(wěn)定、更容易損壞。這也是沿海幾個風電場風電機遭到臺風損毀的一個主要原因。

        控制系統(tǒng)的滯后性是造成風電機在臺風中損毀的內(nèi)因，那么存在的外因就是葉片的高風載。現(xiàn)有葉片是參照直升飛機的葉片進行設計制造的，具有很強的高風速特性，在高風速狀態(tài)下，葉片的空氣動力性能不斷增強，并變的難以控制。我們通過簡單的量化計算就可知道它的危害程度，我們以1.5MW風電機為例進行說明，設計風速為13m/s，產(chǎn)生的能量為1.5MW，可轉(zhuǎn)換為152958kgf•m/s，其能量核算在葉片上的風載可達百噸。若12級臺風的平均風速為34m/s，而風的能量與風速的關系是三次方的關系，那么在臺風狀態(tài)下葉片產(chǎn)生的風載將達千噸以上，這個數(shù)值是相當驚人的。

        我們知道風電機的控制系統(tǒng)有卸載功能，但任何控制系統(tǒng)都存在滯后性，不可能對葉片及時完全卸載，這樣大的風載形成的沖擊力是任何機械裝置都無法承受的，我們設計制造的變速裝置很大，強度也非常高，但仍不能避免這種沖擊力對變速裝置的損壞。世界最大的風力發(fā)電機組制造商NEG Micon就是因為齒輪箱問題，他為所生產(chǎn)的風力發(fā)電機組都換了一次齒輪箱，這家世界最大的風力發(fā)電機制造商破產(chǎn)了，這在其它產(chǎn)業(yè)是不可能發(fā)生的。

        所以，現(xiàn)有風電機的高風載和控制系統(tǒng)的滯后性是造成沿海風電機在臺風中損毀的根本原因。我們要解決抗臺風問題，就必須解決高風載問題和控制的滯后性問題。而現(xiàn)有葉片的高風載是無法改變的，葉片的性能決定了高風載的特性，僅靠改進無法改變高風載特性。我們現(xiàn)在應該做的就是徹底改變?nèi)~片結構，徹底改變風電機的結構，只有改變?nèi)~片高風載的破壞力，才能保證風電機的穩(wěn)定和安全，才能解決風電機的抗臺風問題。還有控制系統(tǒng)的滯后性問題，將控制系統(tǒng)改的更靈敏是不是就可以改變滯后的問題？答案是否定的。搞風電研究的人對風向標都非常熟悉，自然界中風向的變化是很快的，風電機很龐大，不可能在短時間完成調(diào)整過程。

        反而言之，就是我們做到了很靈敏，偏航裝置和變漿矩裝置在臺風中不停進行調(diào)整工作，長時間的超負荷運轉(zhuǎn)，會造成控制裝置的發(fā)熱，發(fā)熱就會導致控制裝置自動停機，變槳距裝置擔負著葉片的卸載功能，如果停止工作，葉片就會受到強大風載的作用，并對風電機造成強烈沖擊，造成風電機的損壞。如果不停機，控制裝置就會發(fā)熱燒毀，導致葉片控制失靈，失去卸載功能，最終仍然使風電機遭到?jīng)_擊破壞。所以，現(xiàn)有控制系統(tǒng)是不能滿足在臺風狀態(tài)進行卸載功能的。

        沿海風電機在臺風中損毀已給我們敲響了警鐘，當時風電場的規(guī)模較小，損失也較少，現(xiàn)在規(guī)劃在建的風電場規(guī)模是以往的幾倍甚至幾十倍，如果安全問題得不到解決，不但不能發(fā)展風電產(chǎn)業(yè)，還會對風電產(chǎn)業(yè)造成毀滅性打擊，損失將是巨大的，所以安全問題是首先解決的頭等問題。風電技術今天存在“技術門檻”，可能明天這個“技術門檻”就被突破，我們要做的就是認清存在的問題，避免盲動性，避免跟風，避免損失。