風(fēng)力發(fā)展技術(shù)未來發(fā)展趨勢及若干問題研究

張力

摘 要：改革開放三十多年來，社會飛速發(fā)展，生活水平不斷提高，人們對電力的需求也快速增長。我國目前的電源結(jié)構(gòu)還是以傳統(tǒng)火力發(fā)電為主，長期使用火力發(fā)電一次能源逐漸走向枯竭，同時造成的環(huán)境污染也是越來越嚴(yán)重。我國政府已承諾將進(jìn)行節(jié)能減排，減少二氧化碳的排放，所以發(fā)掘新的電力技術(shù)已是迫在眉睫。本文將會對風(fēng)力發(fā)電存在著的問題，以及未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電；問題；技術(shù)發(fā)展

隨著我國現(xiàn)代化技術(shù)的不斷發(fā)展，利用科技手段開發(fā)能源已經(jīng)成為一種趨勢。隨著電力需求的逐漸增多，可利用資源也逐漸減少，而且國內(nèi)也面臨著環(huán)境污染的威脅，發(fā)展無污染的綠色能源已經(jīng)成為一種必然。同時改善我國的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，也是目前社會形式發(fā)展的需求。所以，本文將會對我國新能源風(fēng)力發(fā)電未來發(fā)展技術(shù)以及存在的問題進(jìn)行分析。

1 風(fēng)力發(fā)電行業(yè)存在的問題

1.1 盲目投資

風(fēng)力發(fā)電是一種新型的產(chǎn)業(yè)，目前其管理制度也不像火電、水電那樣成熟段。我國對風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的認(rèn)識還不夠成熟，在投資建設(shè)方面缺少詳細(xì)可行的目標(biāo)，而且也存在著盲目性和短期性。很多企業(yè)僅是以占資源的心態(tài)來面看待投資風(fēng)力，對該技術(shù)未來發(fā)展前景也沒有一個明確的認(rèn)知，在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展不完善的情況下，就是紛紛涌入該行業(yè)的發(fā)展中，給市場的發(fā)展造成嚴(yán)重的影響，從而也給行業(yè)的發(fā)展帶來了很大的風(fēng)險。

1.2 產(chǎn)業(yè)鏈不全

我國的風(fēng)力發(fā)電行業(yè)產(chǎn)業(yè)化不高。首先在核心技術(shù)方面能力不足，很多主要技術(shù)、高技術(shù)部件、零件都是從國外引進(jìn)的，諸如風(fēng)力發(fā)電機(jī)整體設(shè)計(jì)、變流器等等。這跟我國高端制造業(yè)還不發(fā)達(dá)是一致的，高精尖的設(shè)備，我國能依靠自主技術(shù)能力生產(chǎn)的還不多。雖然我國的風(fēng)電市場自2010年以來就已經(jīng)成為世界最大的風(fēng)電市場，但經(jīng)過了7年的發(fā)展，裝機(jī)規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，但生產(chǎn)技術(shù)水平卻沒有相應(yīng)的提升，我國的風(fēng)電相關(guān)設(shè)備還基本都是勞動密集型的，且附加價值偏低。

1.3 資源浪費(fèi)嚴(yán)重

在國家新能源政策的鼓勵下，很多企業(yè)涌入風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的發(fā)展中。但由于受到電網(wǎng)消納、地方政策等因素，不少企業(yè)并沒有收到預(yù)期的效益。也有些企業(yè)的規(guī)模比較小，在投資額度方面完全不符合規(guī)模經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求。

根據(jù)國家能源局公布的資料，2015年，全年棄風(fēng)電量339億KWh，同比增加213億KWh，平均棄風(fēng)率15%，同比增加7個百分點(diǎn)。其中棄風(fēng)較重的地區(qū)是內(nèi)蒙古（棄風(fēng)電量91億KWh、棄風(fēng)率18%）、甘肅（棄風(fēng)電量82億KWh、棄風(fēng)率39%）、新疆（棄風(fēng)電量71億KWh、棄風(fēng)率32%）、吉林（棄風(fēng)電量27億KWh、棄風(fēng)率32%）。大量風(fēng)力發(fā)電設(shè)備被閑置。

2 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)存在的問題

根據(jù)我國目前的發(fā)電技術(shù)進(jìn)行分析，主要存在的問題表現(xiàn)在機(jī)械組成、安全性能、風(fēng)電質(zhì)量等方面。

2.1 風(fēng)電質(zhì)量存在的問題

雖然自然的風(fēng)力資源具有很強(qiáng)大的能量，但是它所產(chǎn)生的能量卻很不穩(wěn)定，這是由于風(fēng)力的大小和風(fēng)向都處于變化的狀態(tài)，所以造成風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)生的功率也是不穩(wěn)定的。風(fēng)力發(fā)電一般都是利用風(fēng)輪的轉(zhuǎn)動慣量來確保發(fā)電機(jī)組輸出的功率是穩(wěn)定的，但是這種方式容易使機(jī)組中的電子裝置出現(xiàn)諧波情況，從而造成電能功率的下降，以至于影響供電的質(zhì)量。這里需要對諧波電流進(jìn)行有效控制來改善電力電子裝置，同時也保證發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電壓和電網(wǎng)電壓相適應(yīng)，這樣才能保障機(jī)組產(chǎn)生的功率是持續(xù)穩(wěn)定的。

我國目前使用最多的風(fēng)電機(jī)組是2000kW的主流機(jī)型，雖然這種風(fēng)電機(jī)組在容量方面增加不少，但是對應(yīng)的知識結(jié)構(gòu)卻存在不足。因?yàn)槿绻娋W(wǎng)容量在額定范圍內(nèi)，這時的電壓也會出現(xiàn)下降情況。如果電網(wǎng)的運(yùn)行出現(xiàn)問題，那么這時電壓會出現(xiàn)不穩(wěn)定性，從而影響機(jī)組輸送能量的穩(wěn)定性，而且也給電網(wǎng)帶來諸多不穩(wěn)定性。

2.2 風(fēng)電設(shè)計(jì)方面的問題

與發(fā)達(dá)國家相比，我國風(fēng)電整體設(shè)計(jì)技術(shù)還有差距，目前為止我國的變流器等核心部件還需要進(jìn)口，我國的產(chǎn)業(yè)鏈還不完備，對應(yīng)的行業(yè)體系也還不完備。這些問題也導(dǎo)致了我國的技術(shù)來源需要進(jìn)口，而不能自主。

在國家產(chǎn)業(yè)政策的支持下，希望國內(nèi)研究單位、企業(yè)能夠突破技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)較高的國產(chǎn)化率。以實(shí)現(xiàn)風(fēng)電技術(shù)的自主升級和進(jìn)步。

2.3 安全性能方面的問題

我國風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展比較晚，所以存在的問題也是非常多，特別是在并網(wǎng)和輸送電力方面存在一些安全問題。在安裝風(fēng)電機(jī)組過程中是出現(xiàn)故障最多的，而且安裝技術(shù)人員相應(yīng)的技術(shù)能力也不強(qiáng)，對這方面的管理工作也比較松散，在實(shí)際運(yùn)行過程中總是出現(xiàn)脫網(wǎng)的現(xiàn)象。所以想要減少安全事故的出現(xiàn)，就要加強(qiáng)風(fēng)力發(fā)電方面的安全研究，加強(qiáng)風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行效率，從而促進(jìn)我國風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

3 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展的趨勢

3.1 大功率的中壓變流器

目前，人們?yōu)榱颂岣唢L(fēng)力發(fā)電的功率，都向使用大功率的中壓變流器方向發(fā)展。大功率中壓變流器具有幾種突出優(yōu)勢：（1）它具有的開關(guān)接口是雙向的。（2）大功率中壓變流器擁有三元三項(xiàng)的逆變器。（3）擁有二極管相位結(jié)構(gòu)的多電平。有因?yàn)榇蠊β首兞髌髅總€部件的功率也在不斷提高，所以大功率中壓變流器得到了普遍的認(rèn)可。但是人們一般都是根據(jù)電力系統(tǒng)在開關(guān)方面的損耗來評價風(fēng)力發(fā)電的好壞，也就是說風(fēng)電設(shè)備開關(guān)的使用頻率較低，那么電力系統(tǒng)的損耗也將會減少，從而提高電力系統(tǒng)的質(zhì)量。雖然大功率變流器的多電平導(dǎo)通損耗比較高，但是在工作中的開關(guān)頻率是比較低的，所以大功率變流器才被廣泛的應(yīng)用。

3.2 風(fēng)電場使用的儲能技術(shù)

隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)在我國被廣泛的應(yīng)用和創(chuàng)新，風(fēng)電場相關(guān)的儲能技術(shù)也得到發(fā)展，儲能技術(shù)有利于保證風(fēng)電電壓的穩(wěn)定性，所以該技術(shù)的發(fā)展在我國電力行業(yè)備受關(guān)注。我國目前使用最多的儲能系統(tǒng)是蓄電池，但是對目前的風(fēng)力發(fā)電來說，更需要多種模式的儲能系統(tǒng)。利用蓄電池來作為儲能系統(tǒng)所具有的優(yōu)勢是放電速度非?？?，但是它的放電速度會根據(jù)類型的不同發(fā)生變化，想要減少企業(yè)在風(fēng)電場儲能系統(tǒng)中投入的成本，還需要有關(guān)儲能技術(shù)的專業(yè)人事加強(qiáng)研究，可以說風(fēng)力發(fā)電未來發(fā)展的方向之一就是提高蓄電池儲能相關(guān)技術(shù)，如果該技術(shù)不斷得到改進(jìn)，那么將會給風(fēng)力發(fā)電行業(yè)帶來更大的幫助。

目前出現(xiàn)的多能互補(bǔ)概念，即天然氣發(fā)電、光伏發(fā)電結(jié)合風(fēng)力發(fā)電，再加上智能微電網(wǎng)的方式，還有待實(shí)踐的檢驗(yàn)。但這也為風(fēng)電的穩(wěn)定輸出提供了另外一種解決途徑。

3.3 海上風(fēng)力發(fā)電

由于我國海域面積比較遼闊，所以發(fā)展海上風(fēng)力風(fēng)電是可行的。海上風(fēng)電具有風(fēng)力資源豐富、發(fā)電利用小時數(shù)高、不占用土地林地、不消耗水資源和適宜大規(guī)模開發(fā)等優(yōu)點(diǎn)，目前已成為我國風(fēng)電發(fā)展的主要方向。但是關(guān)于利用海上風(fēng)力進(jìn)行發(fā)電也存在一定的問題，即如何將發(fā)電機(jī)安置在距離海岸較遠(yuǎn)的地方，并且減少安裝的成本。風(fēng)力發(fā)電機(jī)離海域比較近，是得不到足夠的風(fēng)力的。

4 結(jié)語

風(fēng)力發(fā)電技術(shù)自身是對能源改善有很大的幫助，同時也能實(shí)現(xiàn)改善環(huán)境的目的，但是我國目前對風(fēng)力發(fā)電的研究還需要繼續(xù)加深。隨著風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈的完善，以及相關(guān)技術(shù)水平的不斷提高，相信該技術(shù)會對我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，以及產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型帶來很大的幫助。

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