風力發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀及關(guān)鍵問題分析

張晉宇

摘 要：風能是重要的可再生能源之一，隨著各國對可再生能源的重視，風能已經(jīng)取得了較快的發(fā)展，成為了重要的能源補充。當前，風能發(fā)電仍然有著很多問題需要解決。

關(guān)鍵詞：風力發(fā)電 技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 發(fā)展分析

引 言

風力發(fā)電是當前較為新穎的發(fā)電方式，在使用過程中不會對環(huán)境造成污染，而且造價較為低廉。當前全球的氣候都在逐漸變暖，而在這樣的背景下風力資源作為一種較為清潔的能源而被得到了廣泛的應用。當前各國都在積極的研究風力發(fā)電技術(shù)，在風力發(fā)電機工作的過程中如何有效的控制發(fā)電功率是整個風力發(fā)電機正常工作的重點。

一、風力發(fā)電技術(shù)的基本發(fā)電原理

風力發(fā)電主要把風能轉(zhuǎn)化為機械能為基礎(chǔ)發(fā)電的，而后在將轉(zhuǎn)化而來的機械能變成電力動能。在實際工作過程中，風力將風車扇葉帶動旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的過程中利用增速機加快扇葉的旋轉(zhuǎn)速度，從而有效的促使發(fā)電機進行發(fā)電。而在風力發(fā)電過程中所使用的設(shè)備裝置統(tǒng)一稱為風力發(fā)電機組，而此發(fā)電機組又可以細致劃分為風輪、發(fā)電機和塔架三個部分。其中把風能轉(zhuǎn)化為機械能最主要依靠的就是風輪裝置，主要由兩片或兩片以上的螺旋槳形狀的槳葉構(gòu)成。當槳葉受到風的作用時，在槳葉上產(chǎn)生氣動力來促使風輪的轉(zhuǎn)動。為了確保風輪在工作過程中始終對準風向以獲得最大的功率，在實際使用的過程中需要在風輪后安裝一個類似于風向標的尾舵。風力發(fā)電機的塔架就是一個支撐整個風輪、尾舵和發(fā)電機的構(gòu)架。在設(shè)置鐵塔的高度時，需要對實際環(huán)境中地面障礙物對風速的影響情況和扇葉實際直徑的大小進行綜合考量，以確保設(shè)置塔架的高度符合風力發(fā)電機實際工作的要求。發(fā)電機最主要的作用就是在風輪受到風的作用而產(chǎn)生恒定轉(zhuǎn)速之后，再由升速機將其傳遞給發(fā)電機勻速運轉(zhuǎn)，最終由發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?/p>

二、風力發(fā)電系統(tǒng)的類型

常見的風力發(fā)電系統(tǒng)主要有三種，包括恒速感應發(fā)電系統(tǒng)，變速恒頻雙饋式發(fā)電系統(tǒng)和變速同步發(fā)電系統(tǒng)。恒速感應發(fā)電系統(tǒng)在當前使用的最為廣泛，這種系統(tǒng)的構(gòu)造簡單，造價很低，發(fā)電過程比較容易控制，后期維護投入非常低；但是這類系統(tǒng)存在著不能有效控制無功補償?shù)膯栴}，使得供電效率很低[2]。變速恒頻雙饋式發(fā)電主要使用在電力生產(chǎn)中，這類系統(tǒng)的優(yōu)勢在于發(fā)電具有較高的穩(wěn)定性，而且容易控制，不需要無功補償，成本低的同時對風能具有較高的轉(zhuǎn)化效率；但是這類系統(tǒng)比較復雜，使得維護比較困難。變速同步發(fā)電系統(tǒng)還處于摸索階段，而且造價很高，目前并沒有太多的使用，但是該系統(tǒng)具備著不需要無功補償和穩(wěn)定性高的優(yōu)勢，具有較高的潛力。

三、風力發(fā)電存在的問題

（一）單機容量小，土地資源花費高

風力發(fā)電的主要部分是風力發(fā)電機，而風力發(fā)電的效率和風力發(fā)電機的關(guān)系很大。但是當前風力發(fā)電機的單機容量很小，發(fā)電量較低。隨著人們生活水平的提升，用電需求也在提高，風力發(fā)電場為了滿足增長的發(fā)電需求，會采取增加發(fā)電機數(shù)量的策略，在風力發(fā)電場中設(shè)置大量的發(fā)電機。這樣的方式會造成大量的土地資源使用，甚至會導致土地資源的浪費。

（二）陸地風力發(fā)電站過于集中

社會用電量的增加為電力行業(yè)帶來了很大的負擔，很多風能發(fā)電場也在這種情況下建設(shè)并投入使用。大量的風力發(fā)電場都集中在城市的周邊，隨著城市化的提升，城市的面積也會提高，建筑會逐漸接近風力發(fā)電廠，影響風的路線，并影響到風力發(fā)電場的發(fā)電效果。同時，風力發(fā)電廠需要擴大面積提高自身的發(fā)電量，城市也會制約到風力發(fā)電廠的發(fā)展前景。

（三）發(fā)電技術(shù)缺乏經(jīng)濟性

風力發(fā)電主要是為了讓電力的生產(chǎn)更加節(jié)能和清潔，但技術(shù)在使用過程中，存在經(jīng)濟性不足的問題，導致風力發(fā)電的成本增加，影響到風力發(fā)電的發(fā)展。這種問題對風力發(fā)電本身的可持續(xù)發(fā)展是十分不利的。

四、未來風力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展趨勢

（一）工作時的電容量不斷的增大

隨著科學技術(shù)水平的不斷提高，風力發(fā)電技術(shù)最主要的發(fā)展趨勢就是不斷的提高了工作時的電容量，當前很多風力發(fā)電機的電容量基本都可以保持在一兆瓦以上，但是最大的可以達到五兆瓦。在當前的一些發(fā)達國家內(nèi)已經(jīng)開始使用更大電容量的發(fā)電機，美國甚至已經(jīng)開始研發(fā)電容量為十兆瓦的發(fā)電機。隨著科學技術(shù)水平的不斷發(fā)展，在未來風力發(fā)電的最大電容量可能會達到五十兆瓦。

（二）由陸地的風力發(fā)電逐步向海上轉(zhuǎn)移

當前大多數(shù)的風力發(fā)電設(shè)備都設(shè)置在陸地上，很少有設(shè)置在海上的風力發(fā)電設(shè)備。當前世界上很多風力發(fā)電技術(shù)較為成熟的國家逐漸的將陸地上的風力發(fā)電開始向海上轉(zhuǎn)移。在海上建造風力發(fā)電設(shè)備其基本原理大致和陸地上的發(fā)電設(shè)備原理相同，但是在海上建造風力發(fā)電設(shè)備對土地資源沒有較高的要求，減少了對于陸地上土地資源的消耗。并且一般海上的風力資源要遠遠大于陸地上的風力資源，提高了對于風力資源的利用效率。當前我國正在大力的研發(fā)海上風力發(fā)電技術(shù)，相信不久之后就可以投入使用。

（三）風力發(fā)電技術(shù)的發(fā)電效率將會不斷的提高

隨著科學技術(shù)的不斷研發(fā)和改進，風力發(fā)電技術(shù)也得到了不斷的完善和改進。但是一般風力發(fā)電設(shè)備一般的使用年限都較短，很難超過二十年，而且這類設(shè)備都具有較高的造價。并且在安裝完成后，還需要對設(shè)備進行定期的維護和處理，極大的降低了設(shè)備整體所帶來的經(jīng)濟效益。所以未來風力發(fā)電技術(shù)在實際工作過程中發(fā)電的效率會不斷的增加，通過對設(shè)備不斷的改進和完善，減小對于整個設(shè)備的負荷。

結(jié)束語

當前越來越多的人認識到了風能重要性，也不斷的加強了對于風電技術(shù)的研發(fā)和改進，未來風力發(fā)電技術(shù)的建造成本將會逐漸降低，并且將會漸漸的向海上轉(zhuǎn)移。在風力發(fā)電推廣的過程中，想要不短的增加風力發(fā)電的規(guī)模，就需要不短的對風力發(fā)電技術(shù)進行不斷的改進和完善，以此來提高風力發(fā)電的效率。在對風力發(fā)電機的功率進行控制的過程中，相應的技術(shù)人員需要對風力發(fā)電機實際的工作環(huán)境進行考察，對風力發(fā)電機組的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行不斷的優(yōu)化和改進，從而有效的提高風力發(fā)電設(shè)備的穩(wěn)定性和高效性。

參考文獻

[1] 袁凱南，袁杰.淺析我國風力發(fā)電推廣中的問題與對策[J].黑龍江科技信息，2014（36）：3.

[2] 何敬輝.風力發(fā)電的運行體系操控分析[J].河南科技，2014（24）：83-84.

[3] 譚輝，孔祥福，曾凡濤.新能源發(fā)電技術(shù)研究綜述[J].山東工業(yè)技術(shù)，2014（23）：173-174.