風(fēng)力發(fā)電技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)

殷曉妮

寧夏回族自治區(qū)電力設(shè)計(jì)院

風(fēng)力發(fā)電技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)

殷曉妮

寧夏回族自治區(qū)電力設(shè)計(jì)院

我國(guó)目前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度飛快，同時(shí)也增加了對(duì)能源的需求量。由于風(fēng)能是可再生的清潔能源中最重要的組成部分，因此對(duì)它的開發(fā)力度將日益加大。在此過程當(dāng)中，風(fēng)電技術(shù)的研發(fā)與進(jìn)步顯得尤為重要。在未來的發(fā)展中還需要采取合理措施進(jìn)一步提升技術(shù)人員專業(yè)技能、積極引進(jìn)西方發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)理念和技術(shù)，加大自主創(chuàng)新力度，為此為我國(guó)風(fēng)力發(fā)電的健康、可持續(xù)發(fā)展打下良好基礎(chǔ)?；诖吮疚姆治隽孙L(fēng)力發(fā)電技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)。

風(fēng)力發(fā)電技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)；途徑

1 風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀

風(fēng)力發(fā)電是一種利用風(fēng)動(dòng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械動(dòng)能，再向電能轉(zhuǎn)換的過程，其工作原理是借助風(fēng)的動(dòng)力來推動(dòng)風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再通過增速機(jī)加快風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)的速度，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。

風(fēng)力發(fā)電具有環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，自從我國(guó)2005年《可再生能源法》立法之后，風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能、水能以及海洋能等可再生能源的得到充分重視，在能源發(fā)展中占據(jù)著重要地位。

在世界環(huán)境問題日益嚴(yán)峻的背景下，減輕二氧化碳排放量是世界各國(guó)發(fā)展的必然要求，為順應(yīng)這種發(fā)展趨勢(shì)，降低化石能源的利用率，大力發(fā)展發(fā)電在內(nèi)的可再生能源、核能等，是世界能源發(fā)展的基本內(nèi)容，也是我國(guó)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)規(guī)劃的重要組成部分，對(duì)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)起著重要作用。

我國(guó)風(fēng)能資源十分豐富，可開發(fā)利用的風(fēng)能儲(chǔ)量大約為10億kW，其中，陸地風(fēng)能儲(chǔ)量與海上可開發(fā)利用風(fēng)能儲(chǔ)量分別占2.5億kW和7.5億kW作用，因此，除了陸上風(fēng)力發(fā)電之外，做好海上風(fēng)力發(fā)電也十分重要。我國(guó)海上風(fēng)力發(fā)電水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于陸地風(fēng)力發(fā)電，加強(qiáng)在海上風(fēng)力發(fā)電方面的開發(fā)與利用，是我國(guó)未來風(fēng)力發(fā)電的重要趨勢(shì)之一。

風(fēng)力發(fā)電除了具有環(huán)保、節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)之外，由于風(fēng)力是一種可再生能源，可以實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用，具有永不枯竭的優(yōu)點(diǎn)，相較于火力或水力發(fā)電方式，風(fēng)電的基建周期更短，裝機(jī)規(guī)模也較為靈活。但是，風(fēng)力發(fā)電也存在一些不足之處，比如容易產(chǎn)生噪音或者視覺污染，需要占據(jù)大量的土地，風(fēng)力發(fā)電的穩(wěn)定性、可控性較差，發(fā)電成本較高，還會(huì)對(duì)鳥類生存環(huán)境產(chǎn)生一定破壞。

2 優(yōu)化途徑

2.1 加大對(duì)風(fēng)電技術(shù)的研究力度

具體來說，主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：①對(duì)于那些風(fēng)能密度較大的區(qū)域，可以使用調(diào)節(jié)功率的方式，有效提升發(fā)電功率，保護(hù)發(fā)電機(jī)組免受損害；②在具體調(diào)節(jié)過程中，可以通過定槳距失速型風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電功率的合理控制；③對(duì)于風(fēng)資源分布不理想的區(qū)域，可借鑒光伏的儲(chǔ)能技術(shù)，其不僅能夠?qū)崿F(xiàn)不同環(huán)境下對(duì)電能的合理利用，還能增加一定的機(jī)組容量。因此，加強(qiáng)風(fēng)電技術(shù)的研究對(duì)于提升風(fēng)力發(fā)電技術(shù)水平具有重要的意義。

2.2 構(gòu)建分布有致、可持續(xù)發(fā)展的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)

由于風(fēng)力資源分布不均的原因，我國(guó)目前的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)存在著不均衡的狀況。我國(guó)目前的風(fēng)力資源分布呈現(xiàn)東南沿海與西北區(qū)域較為豐富，其他地區(qū)較為貧乏的狀況，因而風(fēng)力發(fā)電企業(yè)在東南與西北區(qū)域發(fā)展較為成熟，產(chǎn)業(yè)分布密集，產(chǎn)能穩(wěn)定，其他地區(qū)則較為疏弱，這就導(dǎo)致在能源豐富地區(qū)可能產(chǎn)能大量過剩，而匱乏地區(qū)卻出現(xiàn)電力供應(yīng)緊張的狀況。要依靠風(fēng)力技術(shù)發(fā)電，必須對(duì)這個(gè)問題予以重視，統(tǒng)籌部署，優(yōu)化系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展電力遠(yuǎn)距離傳輸?shù)葐栴}，著力形成分布有致、能夠保障供給的電網(wǎng)，從而優(yōu)化整個(gè)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。

2.3 建立健全可再生能源發(fā)展政策

對(duì)于全國(guó)乃至全世界而言，無論是可再生資源還是不可再生資源，都是非常寶貴的，是一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展重要的發(fā)動(dòng)機(jī)和支撐，并為確保國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。所以，建立健全可再生能源的發(fā)展政策，具備相當(dāng)?shù)默F(xiàn)實(shí)可操作性，并在實(shí)際操作過程中予以嚴(yán)格落實(shí)，對(duì)于一個(gè)國(guó)家能源合理開發(fā)與利用發(fā)揮著重要意義。

2.4 進(jìn)一步提高保障風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全性能

由于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的急速發(fā)展，研究試驗(yàn)周期不足，在安全保障等方面難免還存在缺陷，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)生事故沒有足夠的經(jīng)驗(yàn)預(yù)期與保障。目前問題主要發(fā)生于對(duì)技術(shù)具有要求的裝機(jī)階段各個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)與風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)管理上，尤其是并網(wǎng)與輸送。安全性能不高使其可靠性收到相當(dāng)?shù)挠绊?，容易給社會(huì)帶來人員安全、財(cái)產(chǎn)等損失。在此應(yīng)該由相關(guān)技術(shù)人員針對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組脫網(wǎng)等問題完善成熟的相關(guān)注意事項(xiàng)與相關(guān)事故發(fā)生應(yīng)急機(jī)制，并對(duì)一線操作人員進(jìn)行專業(yè)性培訓(xùn)與定期考核，進(jìn)一步提高風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的穩(wěn)定性、安全性與可發(fā)展性。

3 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)風(fēng)電行業(yè)已經(jīng)步入了快速發(fā)展的時(shí)期，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)逐漸更具規(guī)?；陀行Щ?，現(xiàn)已采用新的葉片技術(shù)、新型發(fā)力風(fēng)電機(jī)、新型電力電子技術(shù)等智能優(yōu)化風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，提高了可靠性和惡劣環(huán)境下的安全性。

(1)對(duì)于巨型機(jī)而言，采用延長(zhǎng)葉片會(huì)使運(yùn)輸和安裝成本增加，因此分段式葉片技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，很好的解決了運(yùn)輸和安裝問題，同時(shí)采用強(qiáng)化碳纖維增強(qiáng)葉片剛度，玻璃鋼和熱塑等混合紗絲制造葉片，縮短了葉片的生產(chǎn)時(shí)間。(2)采用無刷交流雙饋異步電機(jī)、開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)和高壓發(fā)電機(jī)也降低了成本，提高了可靠性，便于設(shè)備維修及養(yǎng)護(hù)，新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研制仍然是當(dāng)前的重要任務(wù)。(3)新型大功率變化器的研究和應(yīng)用勢(shì)在必行，多電平變化器相對(duì)兩電平變換器顯著的降低了功率器件的開關(guān)損耗，大幅度的提高了轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)，新型儲(chǔ)能技術(shù)也日益受到了人們的關(guān)注，起到了維持電網(wǎng)頻率穩(wěn)定的作用。國(guó)外對(duì)風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)電場(chǎng)的短期及長(zhǎng)期發(fā)電預(yù)測(cè)做了很多研究，取得了重大進(jìn)步，我國(guó)應(yīng)借鑒歐洲國(guó)家風(fēng)能功率預(yù)測(cè)在推動(dòng)風(fēng)電大規(guī)模利用方面的成功經(jīng)驗(yàn)，大力開展有關(guān)研究，提高預(yù)測(cè)技術(shù)水平。

總之，風(fēng)能作為一種具備相當(dāng)優(yōu)勢(shì)、技術(shù)成熟、成本可觀的清潔型能源，已經(jīng)受到了廣泛重視并成為具有廣闊應(yīng)用前景的能源之一，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)其的研究非常有必要。

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