3.4 風(fēng)電技術(shù)試驗(yàn)研究
　　內(nèi)蒙古電管局風(fēng)力發(fā)電研究所是全國(guó)成立最早的從事風(fēng)電科研開發(fā)部門之一，已有20 多年的科研工作經(jīng)驗(yàn)。該所在錫林浩特市建立的120m高的風(fēng)能測(cè)試塔，現(xiàn)已積累了10 個(gè)不同高度，近20 年的實(shí)際測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)，堪稱全國(guó)之最。
　　上世紀(jì)末，全國(guó)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組擁有量總數(shù)的70%在內(nèi)蒙古自治區(qū)，而自治區(qū)的70% 又在錫盟。推廣風(fēng)力發(fā)電機(jī)的很多經(jīng)驗(yàn)也是在錫盟總結(jié)出來的。如建立專業(yè)的技術(shù)服務(wù)隊(duì)伍，解決牧民在使用風(fēng)力發(fā)電機(jī)出現(xiàn)的技術(shù)問題，配套直流電視機(jī)，逆變器交流供電，低壓照明設(shè)備，小型用電工具，風(fēng)力提水機(jī)研制等，對(duì)風(fēng)力機(jī)的普及，擴(kuò)大使用范圍都起到很好作用。
　　引進(jìn)美國(guó)100kW 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電后，標(biāo)志著錫盟進(jìn)入風(fēng)能利用的一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，為我國(guó)建設(shè)和管理大型風(fēng)電場(chǎng)積累了經(jīng)驗(yàn)，以后又引進(jìn)德國(guó)250kW 機(jī)組，上述兩種機(jī)組是當(dāng)時(shí)世界上單機(jī)容量較大的機(jī)組，在控制方面分別代表那個(gè)時(shí)期定槳距和變槳距不同方法的技術(shù)水平，積累了一定經(jīng)驗(yàn)。
　　3.4.1 定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組　并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組從20 世紀(jì)80 年代中期開始發(fā)展，容量已從數(shù)10kW級(jí)增大到兆瓦級(jí)，并以定槳距（失速型）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為主導(dǎo)機(jī)型。盡管在兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)中已開始采用變槳距技術(shù)和變速恒頻技術(shù)，但由此增加了控制系統(tǒng)與伺服系統(tǒng)的復(fù)雜性，也對(duì)機(jī)組的成本和可靠性提出了新的挑戰(zhàn)。因此，定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠的優(yōu)點(diǎn)是始終存在的。
　　定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主要特征表明，槳葉與輪轂的連接是固定的，當(dāng)風(fēng)速變化時(shí)，槳葉的迎風(fēng)角度不能隨之變化。這一特點(diǎn)給定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組提出了兩個(gè)必須解決的問題。一是當(dāng)風(fēng)速高于額定風(fēng)速時(shí)，槳葉必須能夠自動(dòng)地將功率限制在額定值附近，槳葉的這一特性被稱為自動(dòng)失速性能。二是運(yùn)行中的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在突然失去電網(wǎng)（突甩負(fù)載）的情況下，槳葉自身必須具備制動(dòng)能力，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能夠在大風(fēng)情況下安全停機(jī)。早期的定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪并不具備制動(dòng)能力，脫網(wǎng)時(shí)完全依靠安裝在低速軸或高速軸上的機(jī)械剎車裝置進(jìn)行制動(dòng)。這對(duì)于數(shù)千瓦級(jí)機(jī)組來說問題不大，但對(duì)于大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，如果只使用機(jī)械剎車，就會(huì)對(duì)整機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。為了解決上述問題，槳葉制造商首先在20 世紀(jì)70 年代用玻璃復(fù)合材料研制成功了失速性能良好的風(fēng)力機(jī)槳葉，解決了定槳距風(fēng)力發(fā)電組在大風(fēng)時(shí)的功率控制問題：20 世紀(jì)80 年代又將葉尖擾流器成功地應(yīng)用在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上，解決了在突甩負(fù)載情況下的安全停機(jī)問題，使定槳距（失速型）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在近20 年的風(fēng)能開發(fā)利用中始終占據(jù)主導(dǎo)地位，直到最新推出的兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組仍有機(jī)型采用該項(xiàng)技術(shù)。
但是，定槳距機(jī)組結(jié)構(gòu)笨重，抗大風(fēng)能力差，低風(fēng)速工作效率低等固有的結(jié)構(gòu)性缺陷，很難克服，該機(jī)型的使用越來越少。
　　3.4.2 變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組　變槳距風(fēng)力機(jī)是指整個(gè)葉片繞葉片長(zhǎng)軸中心線旋轉(zhuǎn)，使葉片節(jié)距角在一定范圍（一般0°～ 90°）內(nèi)變化，以便調(diào)節(jié)輸出功率不超過設(shè)計(jì)容許值。在機(jī)組出現(xiàn)故障時(shí)，需要緊急停機(jī)，一般應(yīng)先使葉片順槳，這樣機(jī)組結(jié)構(gòu)中受力小，可以保證機(jī)組運(yùn)行的安全可靠性。變槳距葉片葉寬小、葉片輕，機(jī)頭質(zhì)量比失速機(jī)組小，不需很大的剎車裝置，啟動(dòng)性能好。在低空密度地區(qū)仍可達(dá)到額定功率，在額定風(fēng)速之后，輸出功率可保持相對(duì)穩(wěn)定，保證較高的發(fā)電量。但由于增加了一套變槳距機(jī)構(gòu)，增加了故障發(fā)生的機(jī)率。變漿距機(jī)組比較適于高原空氣密度低的地區(qū)運(yùn)行，避免了當(dāng)失速機(jī)安裝角確定后，有可能夏季發(fā)電低，而冬季又超發(fā)的問題。變槳距機(jī)組適合于額定風(fēng)速以上風(fēng)速較大的地區(qū)，這樣發(fā)電量的提高比較顯著。從今后的發(fā)展趨勢(shì)看，在大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中將會(huì)普遍采用變槳距技術(shù)。
　　變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組相比，在相同的額定功率點(diǎn)和額定風(fēng)速比定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組要低。對(duì)于定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，一般在低風(fēng)速段的風(fēng)能利用系數(shù)較高。當(dāng)風(fēng)速接近額定風(fēng)速點(diǎn)，風(fēng)能利用系數(shù)開始大幅下降。這時(shí)隨著風(fēng)速的升高，功率上升已趨緩，而超過額定點(diǎn)后，槳葉已開始失速，風(fēng)速升高對(duì)于變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，
　　由于槳葉節(jié)距可以控制，無需擔(dān)心風(fēng)速超過額定點(diǎn)后的功率控制問題，可以使得額定功率點(diǎn)仍然具有較高的功率系數(shù)。由于變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的槳葉節(jié)距角是根據(jù)發(fā)電機(jī)輸出功率的反饋信號(hào)來控制的，它不受氣流密度變化的影響。無論是由于溫度變化還是海拔引起空氣密度變化，變槳距系統(tǒng)都能通過調(diào)整葉片角度，使之獲得額定功率輸出。這對(duì)于功率輸出完全依靠槳葉氣動(dòng)性能的定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組來說，具有明顯的優(yōu)越性。

　　變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在低風(fēng)速時(shí)，槳葉節(jié)距可以轉(zhuǎn)動(dòng)到合適的角度，使風(fēng)輪具有最大的啟動(dòng)力矩，從而使變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組比定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組更容易啟動(dòng)。
　　3.5 風(fēng)力提水機(jī)得到大量推廣
　　風(fēng)能利用的另一種形式是用風(fēng)能作為原動(dòng)力，直接帶動(dòng)提水工具提水。近期在錫盟發(fā)展很快，風(fēng)力提水是直接用于生產(chǎn)，具有成本低，工作可靠和經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn)，近幾年來被廣大牧民所認(rèn)識(shí)。
    2001 年在小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)普及后，各級(jí)政府加大了對(duì)風(fēng)力提水技術(shù)的研發(fā)支持力度，到2008 年底，錫盟有關(guān)科研單位和科技企業(yè)，先后研制成功了FSH-200 型，F(xiàn)SH-250 型和FSH-300 型提水機(jī)。在研發(fā)過程中，發(fā)明了“風(fēng)力機(jī)剎車大風(fēng)自動(dòng)保護(hù)裝置”，并獲得了專利。這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)明，給風(fēng)力機(jī)在運(yùn)行中無人值守，大風(fēng)自動(dòng)停車，提供了技術(shù)保證。解決了水泵
拍閥，影響水泵使用壽命的問題。發(fā)明了多葉片風(fēng)輪、葉片扭角形成的結(jié)構(gòu)技術(shù)，提高了風(fēng)能利用系數(shù)。這幾項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，使制約風(fēng)力提水機(jī)發(fā)展的技術(shù)問題得以解決，到2009 年底，全盟共推廣風(fēng)力提水及470 臺(tái)，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
　　4. 對(duì)錫盟發(fā)展風(fēng)能事業(yè)的展望