風力發(fā)電技術發(fā)展及關鍵問題探究

摘 要：伴隨著我國社會經(jīng)濟發(fā)展水平的不斷提升，能源與環(huán)境問題也日益嚴重，社會各界對能源與環(huán)境問題也越發(fā)重視起來。能源的可持續(xù)發(fā)展與社會的經(jīng)濟發(fā)展情況有著十分密切的聯(lián)系，但是目前由于技術、經(jīng)濟以及重視程度等多方面的原因，我國的可再生能源發(fā)電技術與其他的先進國家相比仍然有著較大差距。本文將對可再生能源中的風力發(fā)電技術的發(fā)展以及其關鍵問題展開探究。

關鍵詞：風力發(fā)電技術；綠色能源；可再生能源

引言：

影響我國風力發(fā)電技術的發(fā)展原因主要在于風電質量以及機組控制等技術問題，而此類技術問題的解決最終還是需要技術人員的不斷探索與突破。除此之外，政策扶持以及產業(yè)化發(fā)展等手段對于改善風電技術機組的效率同樣有著十分重要的意義。本文將從風力發(fā)電技術的關鍵問題出發(fā)，并且提出相應的建議。

一、風力發(fā)電技術發(fā)展情況分析

（一）發(fā)展前景

我國風能資源十分豐富。據(jù)國家氣象局估算，全國風能密度為100W/m2，風能資源總儲量約1.6X105MW，特別是東南沿海及附近島嶼、內蒙古和甘肅走廊、東北、西北、華北和青藏高原等部分地區(qū)，每年風速在3m/s以上的時間近4000h左右，一些地區(qū)年平均風速可達6～7m/s以上，具有很大的開發(fā)利用價值。這種豐富的風能資源是我國發(fā)展風力發(fā)電技術的巨大優(yōu)勢，并且我國對于電力的需求也十分旺盛，因此市場前景也十分廣闊。

（二）風力發(fā)電技術研究

我國風力發(fā)電機組其技術特征主要是單機容量在不斷擴大，風力發(fā)電的規(guī)模也在不斷擴大，在電力生產行業(yè)中占據(jù)了一定的供給輸出，并且正不斷地走向更成熟和更專業(yè)的方向。值得注意的是，雖然風力發(fā)電的投資成本較大，但是在日常運營中卻幾乎是處于一種較低成本的運營狀態(tài)[1]。目前我國風電機組最大的容量是6MW，并且正朝著10MW的方向發(fā)展前進，這對于我國風電場的建設工作有著極為重要的意義。

風力發(fā)電過程中的功率調節(jié)方式主要包括了槳距失速調節(jié)、主動失速調節(jié)、變槳距調節(jié)等。一般來說其額定風速一般是10m/s左右，但是不同的生產商和風力發(fā)電的型號的額定功率并不相同，故而其轉速的控制方式也不同。

二、風力發(fā)電技術的關鍵問題分析

（一）風電質量分析

自然風資源雖然蘊含著十分巨大的能量，但是這種能量卻十分不穩(wěn)定，風速的大小還有方向都市時常處于變化之中，并且無跡可尋，人類只能通過衛(wèi)星對風速風力進行預報工作，但是預報工作也有著一定的不確定性。風力風速的不穩(wěn)定往往會導致其風電機組的輸出功率產生一定的不穩(wěn)定性[2]。通常人們會通過風輪轉動的慣量來判斷風電機組的輸出功率是否穩(wěn)定，但是這種方法可能會導致其輸送到電網(wǎng)的電能功率有所下降。 倘若想要提高機組向電網(wǎng)輸送的電能質量，就需要電力電子裝置的接口滿足以下要求。首先諧波電流需要調節(jié)到極低狀態(tài)，其次發(fā)電機的輸出電壓要與電網(wǎng)的電壓變化相互適應，隨后則是需要滿足其發(fā)電機組的轉矩可控要求。我國的風電機組的單機容量大約是1.5MW～6MW左右，雖然目前國內的電機容量有著巨大的進步，但是在知識系統(tǒng)等方面尚且存在著一定的缺陷。并且當電網(wǎng)中的并入容量達到額定的容量時，就可能處出現(xiàn)電壓不穩(wěn)定的情況。一旦電網(wǎng)出現(xiàn)故障，那么將會因為安全性考慮而出現(xiàn)直接切出電網(wǎng)的措施，以保證其電功率的穩(wěn)定性，以及電力輸送的安全性。

（二）風電機組的無法進行整機設計

我國風力發(fā)電技術雖然在機組零件的生產方面以及有著較為成熟的技術，但是相較于發(fā)達國家，仍舊有著一定的距離。尤其是在核心部件的生產中，這方面的技術發(fā)展收效甚微，甚至需要從國外引進集電環(huán)等部件。這種技術制約就導致我國的風力發(fā)電機組無法實現(xiàn)全面的國產化自主生產。并且也是由于技術受限，我國明沒有真正形成完成的風力發(fā)電技術產業(yè)鏈，發(fā)現(xiàn)體系也尚不完善，這既是風力發(fā)電行業(yè)發(fā)展結果所致，也在一定程度上制約了風力發(fā)電行業(yè)的進一步發(fā)展。

（三）安全性不高

我國對于風能的研究起步較晚，在并網(wǎng)和輸送等方面一直存在著較為嚴重的問題。目前我國風力發(fā)電操作過程中出現(xiàn)的故障多發(fā)生在風電機組的安裝階段。這主要是由于技術人員的專業(yè)水平有限，并且管理工作松散，進而才會出現(xiàn)脫網(wǎng)等情況。

三、針對關鍵問題提出的建議分析

（一）風電質量

在應對風電機組的電功率不穩(wěn)定情況時，可以選擇超導儲能技術，使得風力發(fā)電機組的輸出電壓和頻率能夠處于一種相對較為穩(wěn)定的狀態(tài)。SMES就是超導儲能技術，這種新技術不僅僅有著較長的使用壽命，還有著極高的儲能密度，并且是無污染的新型產品[3]。能夠十分有效地解決風電的質量問題。

（二）控制技術

對于風力發(fā)電系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，我國目前采取的解決方式主要是通過系統(tǒng)模型進行控制，這種控制雖然有著一定的局限性，但是卻能夠實現(xiàn)較大范圍內的控制，并且能夠及時修正功率系數(shù)。值得注意的是，這種方式對于參考模型的要求較高，一旦選擇使用這一方式，就需要花費一定的時間，歷經(jīng)相當繁瑣的一個過程才能夠最終獲得較為精準的參考模型，這個過程在操作時需要多加小心。

四、結束語

綜上所述，我國的風力發(fā)電技術雖然起步相對較晚，但是得益于政府對這項技術的越發(fā)重視，故而當前我國的風力發(fā)電技術正處在飛速發(fā)展之中。并且由于我國對于電力的極大需求，為風力發(fā)電提供了極為遼闊的市場。當前我國的風力發(fā)電技術也在逐漸朝著產業(yè)化和商業(yè)化的方向不斷發(fā)展，這種情況在一定程度上來說能夠為我國風力發(fā)電事業(yè)提供極好的發(fā)展機遇，實現(xiàn)風電技術的更好發(fā)展。

參考文獻：

[1] 張志春. 雙饋風力發(fā)電機組運行可靠性建模及若干相關問題研究[D].2017.

[2] 趙君. 國外分散式風力發(fā)電關鍵技術研究及對我國的啟示[J]. 東北電力技術， 2017（8）：11-15.

[3] 李垚， 朱才朝， 陶友傳， et al. 風電機組可靠性研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 中國機械工程， 2017， 28（9）：1125-1133.

[4] 劉兆飛. 對風力發(fā)電電氣控制技術發(fā)展的探討[J]. 中國化工貿易， 2017， 9（15）.

作者簡介：尹攀（1984—），男，漢，湖南邵東人，中水電新能源株洲風力發(fā)電有限責任公司，計劃合同部主任。