直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機,是一種由風(fēng)力直接驅(qū)動發(fā)電機,亦稱無齒輪風(fēng)力發(fā)動機,這種發(fā)電機采用多極電機與葉輪直接連接進行驅(qū)動的方式,免去齒輪箱這一傳統(tǒng)部件。由于齒輪箱是目前在兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機中屬易超載和過早損壞率較高的部件,因此,沒有齒輪箱的直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)動機,具備低風(fēng)速時高效率、低噪音、高壽命、減小機組體積、降低運行維護成本等諸多優(yōu)點。
直驅(qū)式(無齒輪)風(fēng)力發(fā)電機始于20多年前,由于電氣技術(shù)和成本等原因,發(fā)展較慢。隨著近幾年技術(shù)的發(fā)展,其優(yōu)勢才逐漸凸現(xiàn)。德國、美國、丹麥都是在該技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展較為領(lǐng)先的國家,其中德國西門子公司開發(fā)的(直驅(qū)式)無齒輪同步發(fā)電機安裝在世界最大的挪威風(fēng)力發(fā)電場,最高效率達98%。
1997年的風(fēng)機市場上出現(xiàn)了兼具無齒輪、變速變槳距等特徵的風(fēng)力發(fā)電機,這些高產(chǎn)能、運行維護成本低的先進機型有E-33、E-48、E-70等型號,容量從330千瓦至2兆瓦,由德國ENERCONGmbH公司制造,它們的研制始于1992年。2000年,瑞典ABB公司成功研制了3兆瓦的巨型可變速風(fēng)力發(fā)電機組,其中包括永磁式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的高壓風(fēng)力發(fā)電機Wind former,容量3兆瓦、高約70米、風(fēng)扇直徑約90米。2003年,在Okinawa電力公司開始運行的MWT-S2000型風(fēng)力發(fā)電機,是日本三菱重工首度完全自行制造的2兆瓦級風(fēng)機,采用小尺寸的變速無齒輪永磁同步電機,新型輕質(zhì)葉片。
目前,國內(nèi)多家企業(yè)也開始進軍直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機領(lǐng)域,湘潭電機集團與日本原弘產(chǎn)株式會社合資組建的湖南湘電風(fēng)能有限公司,2兆瓦直驅(qū)式永磁風(fēng)力發(fā)電整機機組已試車成功;廣西銀河艾萬迪斯風(fēng)力發(fā)電有限公司與德國AVAVTIS公司聯(lián)合推出的2.5兆瓦直驅(qū)變槳風(fēng)力發(fā)電也于2008年二季度度完成樣機;具有自主智慧財產(chǎn)權(quán)的新疆金風(fēng)科技股份公司、哈爾濱九州電氣公司也分別研制出1.5兆瓦直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機。
在Ⅰ類風(fēng)場,一臺典型的1.5MW風(fēng)力發(fā)電機組的風(fēng)輪直徑為70米,其掃風(fēng)面積約為3846平方米,風(fēng)輪面積將決定風(fēng)機可以從風(fēng)中獲取多少能量,根據(jù)貝茨理論(Betz's Law),風(fēng)力發(fā)電機從風(fēng)中吸收的功率與掃風(fēng)面積成正比,而面積與直徑成平方關(guān)係,所以風(fēng)輪直徑增加1倍,吸收能量將增至4倍。