談風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展

白興財(cái)

風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是把風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿募夹g(shù)。通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)，利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。

一、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)及工程內(nèi)容

風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是一門多學(xué)科綜臺(tái)性很強(qiáng)的技術(shù)科學(xué)，也是-門應(yīng)用科學(xué)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)是該碩系統(tǒng)工程中的關(guān)鍵潰置。所謂風(fēng)力發(fā)電機(jī)是由風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。就是說，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是指由風(fēng)輪、傳動(dòng)系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)、儲(chǔ)能設(shè)備、塔架及電氣系統(tǒng)等組成的整個(gè)裝置。因此風(fēng)能資源是風(fēng)能利用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的首要問題，風(fēng)的能量和功率不僅是風(fēng)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)和依據(jù)。更是使用者選擇風(fēng)力發(fā)電機(jī)或機(jī)組種類的出發(fā)點(diǎn)和依據(jù)。

由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)的設(shè)備都安裝在野外運(yùn)行使用，常年累月，年復(fù)一年地置于特殊環(huán)境條件下，反復(fù)經(jīng)受狂風(fēng)暴雨，嚴(yán)寒冰凍、烈日爆曬，云霧潮氣侵蝕的嚴(yán)重考驗(yàn)。同時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)設(shè)備的用戶往往又都居住在交通不便，技術(shù)水平低、維修保養(yǎng)差的少煤缺電或電網(wǎng)無法達(dá)到而風(fēng)力資源又較豐富的沿海島嶼、偏僻山地、荒野的農(nóng)、牧、漁等地區(qū)，這就要求風(fēng)力發(fā)電，供電、用電設(shè)備的整機(jī)系統(tǒng)必須保證技術(shù)先進(jìn)，產(chǎn)品質(zhì)量過關(guān)，一定要適合風(fēng)能特點(diǎn)的運(yùn)行可靠，運(yùn)行轉(zhuǎn)速范圍寬、效率高、維修方便、控制及發(fā)供電性能良好I配套的每個(gè)部件必須適應(yīng)整機(jī)的技術(shù)要求，每項(xiàng)技術(shù)必須過關(guān)。配置的葉片（風(fēng)輪）的材質(zhì)強(qiáng)度是風(fēng)力發(fā)電機(jī)成敗的關(guān)鍵，因?yàn)樗窃诓粩嗟钠跔顟B(tài)下進(jìn)行工作的，所以在選擇風(fēng)輪材料時(shí)，首先必須考慮的是材料的疲勞性能的最大承受能力。綜上所述，為使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在使用期內(nèi)能經(jīng)濟(jì)有效安全運(yùn)行，必須對(duì)整機(jī)系統(tǒng)精心設(shè)計(jì)，臺(tái)理配置，嚴(yán)格把好每個(gè)技術(shù)關(guān)鍵，選用優(yōu)質(zhì)材料，利用先進(jìn)工藝，綜合考慮結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，振動(dòng)疲勞，風(fēng)力負(fù)荷，葉片應(yīng)力，調(diào)速機(jī)構(gòu)、限速裝置等方面的最佳技術(shù)參數(shù)和技術(shù)匹配方案。當(dāng)然隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)也在不斷改進(jìn)、完善和提高，這是人類歷史的發(fā)展和科學(xué)進(jìn)步的發(fā)展。

二、風(fēng)力發(fā)電利用現(xiàn)狀

風(fēng)電視目前世界上增長最快的能源，裝機(jī)容量持續(xù)每年增長超過20%;但就2005年而言，電網(wǎng)中增加超過10000MW新容量，年投資額近100億歐元。到2005年底，全球風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)59113MW，足以供應(yīng)約3000萬歐洲普通家庭或7500萬歐洲居民的電力需求。雖然全世界風(fēng)電裝機(jī)容量的69.2%在歐洲，其他地區(qū)也開始形成有一定規(guī)模的市場，目前約有50多個(gè)國家加入了風(fēng)力發(fā)電的行列，估計(jì)整個(gè)行列就業(yè)的員工超過15萬人。在國內(nèi)，直到1986年，在山東榮城建成了中國第一座并網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)電場后，從此并網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)電場建設(shè)進(jìn)入了探索和示范階段，但其特點(diǎn)是規(guī)模和單機(jī)容量均較小。截至2006年底，全國累計(jì)安裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)組3311臺(tái)，裝機(jī)容量2589MW，風(fēng)力發(fā)電場100多個(gè)，其中兆瓦級(jí)以上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組366臺(tái)，占總機(jī)組數(shù)量的11%。

市場在不斷擴(kuò)大，風(fēng)電的成本也在大幅度下降。僅在過去5年，風(fēng)電每千瓦·時(shí)的成本就下降了20%多。風(fēng)電已經(jīng)可以與新建燃煤電廠競爭，在一些地方，它甚至可以與燃?xì)怆姀S匹敵。風(fēng)電機(jī)組的單機(jī)容量也有所增加，最大型的商業(yè)機(jī)組，目前容量達(dá)5MW，而正在研究制造的新型樣機(jī)，單機(jī)容量則超過6MW。

三、風(fēng)力發(fā)電的前景

如前所述，風(fēng)力發(fā)電的研制、利用取得了很大進(jìn)展。廣泛開辟風(fēng)力發(fā)電新局面的基礎(chǔ)已奠定。目前，美國、瑞典、聯(lián)邦德國、荷蘭、丹麥、英國、蘇聯(lián)、日本等世界各國正在繼續(xù)積極實(shí)施各自制訂的風(fēng)力發(fā)電的遠(yuǎn)近發(fā)展規(guī)劃，如美國在加利福尼亞州已建有幾十個(gè)風(fēng)力田?，F(xiàn)在風(fēng)力發(fā)電的新設(shè)計(jì)，新技術(shù)、新材料層出不窮，在數(shù)量上超過了任何一種機(jī)械，最新穎的設(shè)計(jì)如美國有人設(shè)計(jì)一種翼緣噴氣式風(fēng)力機(jī)，這種風(fēng)力發(fā)電的動(dòng)力來自風(fēng)吹過輪葉產(chǎn)生的升力和翼緣噴氣產(chǎn)生的反沖力。還有一種獨(dú)特的設(shè)計(jì)是沒有活動(dòng)部件的無翼風(fēng)力機(jī)?！帮L(fēng)透鏡 ”是又一項(xiàng)嶄新的設(shè)計(jì)。更有一塔多機(jī)的新技術(shù)， 即在一座鋼鐵架上設(shè)置幾付輪葉發(fā)電，以此捕獲更多的風(fēng)能。因此，可以斷言風(fēng)力發(fā)電技術(shù)和材料必將有更大的突破。與此同時(shí)， 應(yīng)注意到我國的風(fēng)力發(fā)電與世界上先進(jìn)國家相比無論在風(fēng)力發(fā)電成本、機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行規(guī)模、加工制造工藝、產(chǎn)品質(zhì)量、科研設(shè)計(jì)水平的廣度和深度等方面都存在著相當(dāng)?shù)牟罹?，?dāng)然，只要認(rèn)真對(duì)待，重視科研，搞好測(cè)試、點(diǎn)面結(jié)合，積極推廣應(yīng)用，并繼續(xù)從國外引進(jìn)適合我國國情的風(fēng)電先進(jìn)技術(shù)，加以吸收提高，力爭在較短的時(shí)間內(nèi)以較少的投資研制出具有中國特色的世界一流水平的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備來，加快我國風(fēng)力發(fā)電事業(yè)的發(fā)展是完壘可能的，而且也是現(xiàn)實(shí)的。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2003年年初在建項(xiàng)目的裝機(jī)容量約為60多萬kw，其中正在施工的約有10萬kw，可研批復(fù)的有22萬kw，項(xiàng)目建議書批復(fù)的有32萬kw，包括兩個(gè)特許權(quán)項(xiàng)目。如果這些項(xiàng)目能夠如期完成，那么到2005年底合計(jì)裝機(jī)可超過100萬kw。預(yù)計(jì)"十一五"計(jì)劃期間（2006～2010年），全國新增風(fēng)電裝機(jī)容量可達(dá)280萬kw，因而累計(jì)裝機(jī)總?cè)萘考s可達(dá)400萬kw。由此可見， 中國風(fēng)力資源豐富，廣大人民需要風(fēng)電，這就標(biāo)志著我國風(fēng)力發(fā)電具有廣闊灼市場，潛力很大，展現(xiàn)了美好的發(fā)展前景。

取之不盡用之不竭的風(fēng)能資源使得風(fēng)力發(fā)電有著廣闊的發(fā)展前景，而風(fēng)能利用必將為世界的環(huán)保事業(yè)、能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，減少對(duì)進(jìn)口能源依賴作出巨大的貢獻(xiàn)。展望未來隨著風(fēng)電機(jī)組制造成本的不斷降低，化石燃料的逐步減少及其開采成本的增加，將使風(fēng)電漸具市場競爭力，因此其發(fā)展前景將是十分巨大的。