淺議風(fēng)力發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀及存在問題

邊輝 周慧 殷宗林

摘 要：在經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展進(jìn)程中，對(duì)于能源的需求數(shù)量以及使用數(shù)量越來越大，因此在不可再生能源使用過程中產(chǎn)生了很多環(huán)境問題，全球氣候變暖就是最主要的一種。所以在此背景下對(duì)可再生能源的研究和應(yīng)用是各國發(fā)展中能源結(jié)構(gòu)改革的重點(diǎn)工作。風(fēng)力發(fā)電在可再生能源中占據(jù)著很大比重，并且隨著技術(shù)發(fā)展變得越來越重要。因此本文就將以此為基礎(chǔ)，對(duì)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀存在的問題進(jìn)行論述。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電;技術(shù);現(xiàn)狀;問題;創(chuàng)新

中圖分類號(hào)：TM614 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）09-0173-02

0 前言

風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的出現(xiàn)最早可以追溯到十九世紀(jì)，經(jīng)過一個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展才取得了現(xiàn)如今的規(guī)模。風(fēng)力發(fā)電是社會(huì)能源結(jié)構(gòu)改變的重要體現(xiàn)，也是經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的必然要求之一，因此其所受到的重視程度越來越高。針對(duì)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的研究以及問題的分析，是風(fēng)力發(fā)電技術(shù)進(jìn)步的必經(jīng)之路，在對(duì)問題進(jìn)行分析與解決的過程中，推動(dòng)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的革新，使風(fēng)力發(fā)電技術(shù)為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及環(huán)境改善做出重要貢獻(xiàn)，這也是本文論述的最主要目的。

1 風(fēng)力發(fā)電

1.1 風(fēng)力發(fā)電電機(jī)構(gòu)成

在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組當(dāng)中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的組成，包括機(jī)艙電機(jī)轉(zhuǎn)子以及葉片，低速軸，齒輪箱，高速軸，機(jī)械水閘，平衡裝置，液壓系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)，冷卻元器件，風(fēng)速計(jì)，塔架，風(fēng)機(jī)，電機(jī)電子控制器。而對(duì)于風(fēng)力渦輪機(jī)來講，其組成成分中核心組分主要是葉片，齒輪箱以及發(fā)電機(jī)等。對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)來講，其中轉(zhuǎn)子葉片的主要作用是對(duì)自然界中的風(fēng)能進(jìn)行捕獲，并且將其進(jìn)行傳遞，傳遞到轉(zhuǎn)子軸線上。機(jī)艙電機(jī)轉(zhuǎn)子是和發(fā)電機(jī)的低速軸進(jìn)行連接的，同時(shí)又與齒輪箱進(jìn)行連接。而變速箱的存在能夠使高速軸的速度變?yōu)榈退佥S的50倍，而且在1500轉(zhuǎn)每分鐘的轉(zhuǎn)速下對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

在風(fēng)力渦輪機(jī)當(dāng)中還增加了應(yīng)急機(jī)器，其作用主要是為了在風(fēng)力渦輪機(jī)出現(xiàn)故障進(jìn)行修理時(shí)進(jìn)行制動(dòng)，同時(shí)也可以在風(fēng)力渦輪機(jī)空氣制動(dòng)器失靈時(shí)進(jìn)行使用，使風(fēng)力渦輪機(jī)能夠迅速制動(dòng)，避免出現(xiàn)安全事故。偏航裝置存在的作用是對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)艙進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)當(dāng)中的卷子能夠始終直向風(fēng)。而偏航系統(tǒng)主要受到電子控制器的控制以及操作，電子控制器能夠依靠與計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)對(duì)偏航系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行全面的檢測。冷卻元器件的存在主要是為了對(duì)運(yùn)行過程中發(fā)電機(jī)以及齒輪箱中過熱的油進(jìn)行冷卻，使其能夠持續(xù)保證發(fā)電機(jī)和齒輪箱正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.2 風(fēng)力發(fā)電原理

在風(fēng)力發(fā)電過程當(dāng)中，主要的發(fā)電原理是通過自然界存在的風(fēng)，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉片進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，然后旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)的過程當(dāng)中，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)逐漸增加，然后通過發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。在發(fā)展過程中，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)上會(huì)安裝有傳感器，該傳感器能夠?qū)ψ匀唤缰蟹较蜻M(jìn)行檢測，然后通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)組內(nèi)部存在的偏航系統(tǒng)，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片進(jìn)行控制，使其能夠隨著風(fēng)向改變而不斷運(yùn)動(dòng)，對(duì)自然界中的風(fēng)進(jìn)行最大程度的捕獲，提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率。而經(jīng)由風(fēng)力發(fā)電所產(chǎn)生的電能在進(jìn)行使用之前，還需要通過蓄電池來對(duì)這些風(fēng)力發(fā)電所得電腦進(jìn)行儲(chǔ)存，然后將其轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，通過化學(xué)能再進(jìn)行放電，將其變?yōu)?20伏交流電，然后才能夠被國家電網(wǎng)并入并進(jìn)行使用。

2 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

19世紀(jì)末風(fēng)力發(fā)電技術(shù)開始出現(xiàn)，并且出現(xiàn)了第一個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，發(fā)展到20世紀(jì)80年代，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電氣化控制手段才出現(xiàn)。而發(fā)展到現(xiàn)如今，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展的越發(fā)成熟，在市場應(yīng)用中推廣力度也越來越強(qiáng)，技術(shù)經(jīng)過不斷革新，突破了傳統(tǒng)技術(shù)的限制，使得風(fēng)力發(fā)電在社會(huì)能源結(jié)構(gòu)改革中所占的比重越來越大。而且從長遠(yuǎn)的發(fā)展角度來看，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的前景也是非常雄厚的且不可估量的，在一些發(fā)達(dá)國家當(dāng)中，對(duì)于風(fēng)力發(fā)電的刺激獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制建設(shè)的比較完善，因此風(fēng)力發(fā)電的技術(shù)推廣以及覆蓋范圍也越來越大。

在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)不斷發(fā)展改革的過程當(dāng)中，通過對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的增速齒輪箱和永磁同步發(fā)電機(jī)以及全功率變流器進(jìn)行應(yīng)用，使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行過程中的攻略得到了降低，同時(shí)利用效率得到了提升。而且在不斷改變過程中增加了獨(dú)立葉片變槳控制系統(tǒng)，能夠使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的荷載降低，機(jī)組整體壽命得到延長。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組當(dāng)中，動(dòng)態(tài)無功控制可以保證在風(fēng)力發(fā)電過程中對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行輸送時(shí)，電壓能夠無功并且穩(wěn)定。在歐洲對(duì)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)進(jìn)行研究過程中，通過使用全功率變流并網(wǎng)技術(shù)，使得風(fēng)能的使用覆蓋范圍大大提高，而且對(duì)于風(fēng)力發(fā)電的電能質(zhì)量也進(jìn)行了提高。在發(fā)展過程中也能夠發(fā)現(xiàn)，自然界當(dāng)中的風(fēng)力是擁有隨機(jī)性以及不可控性的，在發(fā)展過程中電網(wǎng)的要求卻又非常嚴(yán)格，所以兩者之間在本質(zhì)上來講是處于矛盾對(duì)立的狀態(tài)，所以在今后風(fēng)力發(fā)電技術(shù)研究以及設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，需要對(duì)風(fēng)電電源的特性進(jìn)行全面的解析，同時(shí)對(duì)風(fēng)力發(fā)電過程中對(duì)電網(wǎng)所產(chǎn)生的影響進(jìn)行評(píng)估，使得現(xiàn)有的電網(wǎng)能夠?qū)︼L(fēng)力發(fā)電的接受能力得到提高，將兩者之間所存在的矛盾進(jìn)行根本性解決。

3 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)問題改善

3.1 加強(qiáng)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)研究

在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展過程中，對(duì)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)進(jìn)行深入研究，其主要目的就是為了使現(xiàn)有技術(shù)能夠得到改善以及優(yōu)化，并同時(shí)對(duì)風(fēng)力發(fā)電的整體效率進(jìn)行提升。所以在風(fēng)力發(fā)電相關(guān)技術(shù)研究過程當(dāng)中，對(duì)于不同區(qū)域所應(yīng)用的不同風(fēng)力發(fā)電設(shè)備和技術(shù)應(yīng)該采取不同的方法。在一些風(fēng)力富集的區(qū)域進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電，可以采用功率調(diào)節(jié)模式，這種模式是通過對(duì)結(jié)節(jié)距進(jìn)行調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力發(fā)電過程中的功率進(jìn)行調(diào)整的目的，可以有效的控制在風(fēng)力富集區(qū)域風(fēng)電發(fā)電功率。而且應(yīng)用該模式所需要的相關(guān)設(shè)備并不是非常復(fù)雜，操作起來也比較簡單，所以實(shí)際投入的成本不會(huì)太高，應(yīng)用的可行性非常高。而對(duì)其他地區(qū)的風(fēng)力發(fā)電工作來講，可以進(jìn)行獨(dú)立發(fā)電機(jī)使用，主要是在需要的時(shí)候?qū)︼L(fēng)電電能進(jìn)行儲(chǔ)存然后釋放。在技術(shù)不斷發(fā)展過程當(dāng)中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在多種不同環(huán)境下的應(yīng)用適用性將會(huì)大大提高，尤其是在一些惡劣環(huán)境當(dāng)中能夠進(jìn)行廣泛使用，而且其自身的風(fēng)能利用效率也會(huì)大大提升。因此在技術(shù)開發(fā)過程中，從增加風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量的角度來出發(fā)，從而推動(dòng)風(fēng)電機(jī)組整體技術(shù)更新。

3.2 增強(qiáng)風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行效率

在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)不斷推廣與應(yīng)用的過程當(dāng)中，風(fēng)力發(fā)電的市場規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，因此在風(fēng)力發(fā)電過程當(dāng)中，工業(yè)化腳步的推進(jìn)程度越來越快。隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量的不斷提高，在進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)組制造是單機(jī)成本在不斷的下調(diào)，所以風(fēng)力發(fā)電技術(shù)應(yīng)用的商業(yè)化變得越來越簡單，對(duì)于風(fēng)力發(fā)電成本的降低具有非常重要的意義。所以在工業(yè)化發(fā)展模式下以及商業(yè)化運(yùn)行模式下，風(fēng)電機(jī)組應(yīng)大大提高其運(yùn)行效率，從風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片以及其他系統(tǒng)等方面加強(qiáng)設(shè)計(jì)與改善，提高運(yùn)行安全性與可行性，在此基礎(chǔ)之上提高企業(yè)運(yùn)行效率。

4 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)創(chuàng)新

4.1 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)創(chuàng)新必要性

隨著現(xiàn)如今社會(huì)能源結(jié)構(gòu)的改變，在社會(huì)能源結(jié)構(gòu)當(dāng)中，可再生能源所占的比重越來越大，其中風(fēng)能屬于其中重要的一種。由風(fēng)力發(fā)電所產(chǎn)生的電能，在社會(huì)中被應(yīng)用的范圍越來越廣泛，而且因?yàn)槲覈L(fēng)能儲(chǔ)備比較充分，所以對(duì)于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用及前景以及市場都非常廣闊。為了對(duì)如此豐富的風(fēng)能進(jìn)行大范圍的使用，并推動(dòng)我國可再生能源結(jié)構(gòu)改善，對(duì)我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)作出重要貢獻(xiàn)，需要加強(qiáng)在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)方面的研究與創(chuàng)新，通過創(chuàng)新是手段與技術(shù)對(duì)能源應(yīng)用效果進(jìn)行全面的改善與提升。在我國發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)當(dāng)中，持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)是需要以我國可再生能源為主要基礎(chǔ)所實(shí)現(xiàn)的，所以對(duì)于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)創(chuàng)新工作重視是非常必要的。從全世界范圍來看，能源逐漸緊張并且由能源所引發(fā)的環(huán)境問題越發(fā)突出，所以在能源問題改善過程中，我國應(yīng)緊隨國際發(fā)展的腳步，對(duì)風(fēng)力發(fā)電創(chuàng)新可行性以及創(chuàng)新路將進(jìn)行探究。而且從傳統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)向新能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)變。因?yàn)槠湫枰浅ｉL的周期，所以在這個(gè)過程當(dāng)中，應(yīng)針對(duì)于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)以及風(fēng)力發(fā)電電腦的應(yīng)用，來進(jìn)行相關(guān)配套設(shè)施和配套網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，使得風(fēng)力發(fā)電能夠成體系建設(shè)并投入使用。

4.2 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)創(chuàng)新的條件

對(duì)于我國來講，因?yàn)槲覈鶈T遼闊且地域廣袤，所以在我國國土覆蓋范圍之內(nèi)，擁有著非常豐富的風(fēng)能資源，這是我國在對(duì)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用以及創(chuàng)新過程中的最主要基礎(chǔ)，這是非常必要的也是非常有效的途徑，對(duì)我國能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行改善的方法。所以在擁有豐富風(fēng)能資源的基礎(chǔ)之上，對(duì)我國風(fēng)力發(fā)電技術(shù)進(jìn)行推廣和大范圍應(yīng)用是行之有效的一種手段。因此在這種背景下，我國對(duì)于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用以及技術(shù)推廣也越來越廣泛，在社會(huì)當(dāng)中，許多不同類型的風(fēng)力發(fā)電相關(guān)設(shè)備和配套設(shè)備，投入實(shí)際生產(chǎn)和銷售當(dāng)中并被許多個(gè)人以及企業(yè)購買和使用。同時(shí)各科研機(jī)構(gòu)以及組織也針對(duì)現(xiàn)行市場當(dāng)中所流通的風(fēng)力發(fā)電配套設(shè)備，進(jìn)行了深入的研究，并對(duì)企業(yè)風(fēng)力發(fā)電能力進(jìn)行不斷的改善，提高了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行效率。最重要的是風(fēng)力發(fā)電的成本非常低，所以在與其他可再生能源進(jìn)行競爭的過程當(dāng)中，其成本優(yōu)勢(shì)非常突出，在電力能源結(jié)構(gòu)當(dāng)中所擁有的競爭力也大大提高，同時(shí)國家對(duì)于風(fēng)力發(fā)電又持支持的態(tài)度，所以對(duì)于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)來講擁有諸多基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)其技術(shù)創(chuàng)新。

4.3 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)創(chuàng)新前景

因?yàn)楝F(xiàn)如今社會(huì)發(fā)展速度非?？?，人們的生活水平日新月異，所以無論是在人們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中，亦或者是社會(huì)生產(chǎn)當(dāng)中，對(duì)于電能的需求都將越來越高，所以在此背景下，電力能源所存在的缺口需要其他技術(shù)來進(jìn)行彌補(bǔ)。其中風(fēng)力發(fā)電技術(shù)在近些年來，因?yàn)榧夹g(shù)的快速發(fā)展及發(fā)電能力得到了顯著的提升，所以在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展過程中，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)可以為社會(huì)電能需求進(jìn)行補(bǔ)充，使社會(huì)所需電能得到滿足。因此在社會(huì)發(fā)展過程中，對(duì)風(fēng)力發(fā)電相關(guān)技術(shù)進(jìn)行研究，并且對(duì)企業(yè)配套設(shè)施進(jìn)行建設(shè)是必然的趨勢(shì)。尤其是我國針對(duì)于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)進(jìn)行了深入研究以及實(shí)地走訪調(diào)查，發(fā)現(xiàn)我國風(fēng)力發(fā)電的實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)狀非常的穩(wěn)定，而且在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)應(yīng)用下，對(duì)于不可再生能源的應(yīng)用數(shù)量逐漸減少，所以相應(yīng)的環(huán)境問題得到了很大程度的改善，因此在未來發(fā)展過程中，對(duì)于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用將越來越大。

5 結(jié)語

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展必然離不開能源的供應(yīng)，因此在不可再生能源日趨緊張的今天，對(duì)于可再生能源的重視程度越來越高。風(fēng)力發(fā)電作為可再生能源中的一種，對(duì)于能源緊缺局勢(shì)的環(huán)節(jié)具有非常重要的意義，所以對(duì)于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題進(jìn)行研究，是促進(jìn)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)進(jìn)步且不斷為我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供助力的重要手段。因此在不斷發(fā)展過程中，需要不斷對(duì)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)進(jìn)行研究創(chuàng)新，提高風(fēng)力發(fā)電質(zhì)量及效率。

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