風(fēng)力發(fā)電成本高懸的關(guān)鍵因素是風(fēng)電機(jī)組的成本高達(dá)風(fēng)電場(chǎng)投資的70%以上，這也成為風(fēng)電無法與火電水電直面競(jìng)爭(zhēng)、必須引入政府補(bǔ)貼的重要原因之一。

中國(guó)專利申請(qǐng)201010571789.8，增能型風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，是一種能化很少成本，提高現(xiàn)有同步型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電量，能從各檔風(fēng)速中獲得更多風(fēng)能的新技術(shù)，從而可有效降低風(fēng)電成本，提高風(fēng)電的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

在研發(fā)風(fēng)電機(jī)組增能技術(shù)數(shù)年后，目前我們已完成同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的增能技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。

同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的增能機(jī)理是：

在微風(fēng)中，機(jī)組能降低切入風(fēng)速，提前起始發(fā)電，能從微風(fēng)中得到更多能量。

在中風(fēng)速階段，機(jī)組靠提高發(fā)電機(jī)效率增加發(fā)電量，獲得更多的發(fā)電經(jīng)濟(jì)利益。

在額定風(fēng)速和額定以上風(fēng)速階段，機(jī)組更能靠提高發(fā)電機(jī)額定功率的優(yōu)勢(shì)，提高機(jī)組最大的輸出功率，獲得最大的經(jīng)濟(jì)利益。

新技術(shù)能將發(fā)電機(jī)的輸出功率提高15%左右，在發(fā)電機(jī)功率提高的同時(shí)，其總損耗（發(fā)電機(jī)鐵損和銅損）卻保持不變，這就使發(fā)電機(jī)的實(shí)際效率比未采用本技術(shù)改造前的發(fā)電機(jī)高。也就是說，對(duì)發(fā)電機(jī)而言，本增能技術(shù)可能以零成本將原來發(fā)電機(jī)的額定功率提高15%。

現(xiàn)有風(fēng)電場(chǎng)中采用的發(fā)電機(jī)組，主要有異步型和同步型二大類，異步型有二種——功率在1MW以內(nèi)的是老式的籠型定速機(jī)，已處于淘汰過程中；而大部分屬于MW級(jí)以上的變速型雙饋機(jī)。有關(guān)異步型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的增能技術(shù)正在研發(fā)中，本文僅推薦同步型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的增能技術(shù)。

眾所周知，大型機(jī)中的同步型風(fēng)電機(jī)組的品種比異步型更多更先進(jìn)，主要是數(shù)MW級(jí)的直驅(qū)機(jī)，其中有低速永磁直驅(qū)機(jī)、低速勵(lì)磁直驅(qū)機(jī)和中速半直驅(qū)同步機(jī)；此外還有帶齒輪箱的高速永磁機(jī)或高速勵(lì)磁機(jī)、無刷勵(lì)磁機(jī)等多種機(jī)型。

能使用本增能技術(shù)作技術(shù)升級(jí)的同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組產(chǎn)品有：

德國(guó)Enercon公司的E系列勵(lì)磁直驅(qū)機(jī)：400kW，600kW，2.5MW，7.5MW等產(chǎn)品。

德國(guó)Siemens公司的永磁直驅(qū)機(jī)：3MW，3.6MW等產(chǎn)品。

瑞典ABB公司的高壓永磁直驅(qū)發(fā)電機(jī)產(chǎn)品。

國(guó)內(nèi)產(chǎn)品有：

金風(fēng)科技的永磁直驅(qū)：1.2MW，1.5MW，2MW，2.5MW，3MW，6MW等產(chǎn)品。

湘電風(fēng)能的永磁直驅(qū)：2MW，5MW等產(chǎn)品。

南車風(fēng)電、南車株洲電機(jī)的永磁直驅(qū)：2.5MW等產(chǎn)品。

廣西銀河艾萬迪斯的永磁直驅(qū)：2.5MW等產(chǎn)品。

華創(chuàng)風(fēng)能的永磁直驅(qū)：1.5MW，2.0MW等產(chǎn)品。

北車風(fēng)電的高速永磁：1.5MW等產(chǎn)品。

山東長(zhǎng)星風(fēng)電科技的高速無刷勵(lì)磁：850kW，1.5MW，2.1MW等產(chǎn)品。

山東魯科風(fēng)電設(shè)備的直驅(qū)機(jī)：1.5MW直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)等產(chǎn)品。

上海萬德風(fēng)力發(fā)電的永磁直驅(qū)：1.25MW，1.5MW，2MW等產(chǎn)品。

江西麥德風(fēng)電的永磁直驅(qū)：1.5MW等產(chǎn)品。

江西力德風(fēng)力發(fā)電的永磁直驅(qū)：1MW、2MW等產(chǎn)品。

國(guó)電聯(lián)合電力的電液/電磁偶合同步發(fā)電：1.5MW，3MW等產(chǎn)品。

諾德文德的電液偶合同步發(fā)電：800Kw，1.2MW，1.5MW等產(chǎn)品。

明陽風(fēng)電的SCD緊湊型半直驅(qū)中速永磁：雙葉3MW等產(chǎn)品。

我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)中的同步發(fā)電機(jī)總功率大約占25~35%，而新建風(fēng)場(chǎng)占比可能在30~40%。德國(guó)新建風(fēng)場(chǎng)的同步直驅(qū)據(jù)說已超過50%。

目前我們已可以采用本技術(shù)使各種同步型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組增能。例如，現(xiàn)有風(fēng)場(chǎng)或用戶的同步型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，都可以采用本技術(shù)改造原機(jī)組，提高設(shè)備的經(jīng)濟(jì)收益。企業(yè)只需要投入很少的經(jīng)費(fèi)就可以實(shí)施機(jī)組改造，假如以最低改造費(fèi)用為1，那么改造后由于增加微風(fēng)中多截獲的能量、以及在正常風(fēng)速中，由于發(fā)電機(jī)效率的提高所多得到的能量，和額定風(fēng)速及額定以上風(fēng)速中由于額定功率提高允許超載等因素，機(jī)組每一年中多獲得的發(fā)電量，其經(jīng)濟(jì)收益大約為改造所需費(fèi)用的50~100倍，也就是說，投入改造資金后平均約在4天至多一星期就能收回全部改造成本。如計(jì)算到風(fēng)機(jī)剩余壽命為15年，其經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出與改造費(fèi)用投入之比將高達(dá)750~1500倍。但是如考慮到已有機(jī)組的風(fēng)輪機(jī)、機(jī)械系統(tǒng)與變流器設(shè)計(jì)極限余量不允許超載，額定及以上風(fēng)速也只能在原有功率限值內(nèi)運(yùn)行，投入產(chǎn)出比有可能降低到500倍左右，不過那時(shí)發(fā)電機(jī)效率仍比原有機(jī)組高，經(jīng)本技術(shù)改進(jìn)的新系統(tǒng)仍可獲得多發(fā)電的經(jīng)濟(jì)收益。

對(duì)于風(fēng)機(jī)制造企業(yè)而言，本技術(shù)的經(jīng)濟(jì)利益也是非常巨大的。例如以西門子3.6MW永磁直驅(qū)機(jī)的SWT-3.6-107為例，用本增能技術(shù)改進(jìn)后的西門子3.6MW發(fā)電機(jī)，相當(dāng)于升級(jí)為4.1MW，增加了500kW額定功率，按歐洲市場(chǎng)較低的風(fēng)機(jī)價(jià)格650歐元/kW計(jì)算，一臺(tái)機(jī)組增加的銷售收益約為32.5萬歐元。由于機(jī)組額定功率受限制的很大因素在發(fā)電機(jī)方面，而對(duì)葉片、軸系、機(jī)械系統(tǒng)及變流器來說增加費(fèi)用的比例可能不如發(fā)電機(jī)那么大，所以增能技術(shù)對(duì)于風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)的新增成本不太高，而收益卻很大，其經(jīng)濟(jì)利益也是很可觀的。

以國(guó)內(nèi)最大的永磁直驅(qū)機(jī)制造企業(yè)金風(fēng)科技公司的2.5MW機(jī)為例，采用本技術(shù)，原有機(jī)組的額定功率在增加不多成本的前提下可升為2.9MW機(jī)，即使以目前最低售價(jià)3850元/kW計(jì)算，每臺(tái)機(jī)可以增加銷售收入144萬元。5MW或6MW機(jī)組則升級(jí)為5.7MW或6.9MW機(jī)組，更可增收每臺(tái)269萬元或346萬元。由于機(jī)組額定功率受發(fā)電機(jī)影響很大，但是風(fēng)輪機(jī)、機(jī)械系統(tǒng)與變流器升級(jí)也還需要一定的成本。但不管怎么說，本技術(shù)的可供推廣應(yīng)用面之大、經(jīng)濟(jì)利益之大，都是目前國(guó)內(nèi)外任何其他風(fēng)電技術(shù)無可媲美的。

小型機(jī)基本上都是永磁同步發(fā)電機(jī)，也可以采用本技術(shù)提高發(fā)電能力，獲得更多的電能，增加發(fā)電收益。

本技術(shù)已非常成熟，可向合格的風(fēng)電企業(yè)，包括發(fā)電業(yè)和制造業(yè)的中外企業(yè)提供許可證使用授權(quán)。