我國風(fēng)力發(fā)電發(fā)展前景研究

花陽 凌佳楠

：以化石能源為基礎(chǔ)的不可再生能源終將被以風(fēng)能為代表的新能源所取代。當(dāng)前，人們呼喚著新的清潔環(huán)保資源，而風(fēng)能作為新能源中的重要支柱，在環(huán)境保護與經(jīng)濟效益層面盡顯優(yōu)勢。我國地理環(huán)境復(fù)雜，擁有廣闊的草原、戈壁和綿長的海岸線，它們都為國家風(fēng)力資源生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了良好條件，總體來看國家風(fēng)力發(fā)電發(fā)展趨勢較好。本文窺探了我國風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、技術(shù)管理方法，并對產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展趨勢進行了綜合展望。

風(fēng)力發(fā)電;發(fā)展現(xiàn)狀;技術(shù)管理方法;未來發(fā)展趨勢

風(fēng)能是一種取之不盡，用之不竭的可再生清潔能源，全世界的風(fēng)能儲量高達2.74×106GW，中國的風(fēng)能開發(fā)潛力也在2.5×103GW以上。近年來，隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的提升，其成本也在不斷降低，全球的風(fēng)力發(fā)電增長迅猛，我國的風(fēng)電行業(yè)更是獲得了跨越式的發(fā)展。截止2018年，全球風(fēng)電裝機總?cè)萘窟_到了6×102GW，其發(fā)電量滿足了世界電力需求的6%，我國的風(fēng)電裝機容量為2.21×102GW，約占全球裝機容量的37%，位居世界第一。

我國的風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，早在2009年，新增風(fēng)能發(fā)電項目數(shù)量與風(fēng)電發(fā)電量均已上升到全球第1位，且10年來發(fā)展速度不減，平均每年有20座以上的風(fēng)電場建成，其中每座風(fēng)電場發(fā)電能力都至少在100MW以上。按照我國所制定的長遠(yuǎn)風(fēng)能發(fā)電計劃，到2020年為止預(yù)計風(fēng)能發(fā)電能力達到1.6億kW以上。我國國土幅員遼闊、陸地邊疆總長度超過2萬公里，海岸線總長度超過1.8萬公里。根據(jù)國家氣象部門相關(guān)調(diào)研資料顯示，我國風(fēng)能資源蓄積豐富，其中可供陸地風(fēng)能發(fā)電資源的風(fēng)量超過260GW，而可供利用的海洋風(fēng)能資源則更高出陸地部分的3倍以上?？v觀我國整個西部、西北部地區(qū)都蘊藏了無限的風(fēng)能資源。根據(jù)統(tǒng)計，我國目前年平均風(fēng)速在6m/s以上的地區(qū)占到國土總面積的1.2%，僅次于美國、俄羅斯，位居世界第3位。

2.1風(fēng)電產(chǎn)業(yè)政策影響

雖然我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展體量大、前景好，但受國家產(chǎn)業(yè)政策的影響較為突出。目前我國針對風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)制定了較為完整的風(fēng)力開發(fā)投資體制、風(fēng)機發(fā)展激勵體制以及國家及地方風(fēng)電采購政策，在促進風(fēng)電產(chǎn)業(yè)項目發(fā)展的過程中起到了重要的促進作用。但受到風(fēng)電補貼政策與現(xiàn)有規(guī)范的局限性影響，我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)項目在近幾年出現(xiàn)了大干快上的局面，造成風(fēng)電新技術(shù)尚未得到時間的檢驗，設(shè)計部門傾向于保守設(shè)計，工程經(jīng)驗難以總結(jié)，造成國家風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的不合理與失衡。在此情況下，我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)未來快速發(fā)展進程也受到嚴(yán)重制約。

2.2風(fēng)電設(shè)備產(chǎn)國產(chǎn)化水平影響

在過去十余年里我國的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展取得了極大的進步，但對于外國技術(shù)設(shè)備仍存在較強的依賴性。一方面，目前我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)自主研發(fā)實力相對薄弱，主要來源于過去在風(fēng)電產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)儲備和人才儲備的不足。在海上風(fēng)電“搶裝潮”背景下，這一矛盾尤為凸顯，總體技術(shù)水平落后于發(fā)達國家的基本面仍未改變。另一方面，從國內(nèi)風(fēng)電設(shè)備市場發(fā)展角度看，進口風(fēng)電設(shè)備在高端市場的壟斷也有很大影響，高可靠性、大容量風(fēng)機機型仍依賴外國風(fēng)電設(shè)備與技術(shù)，這在相當(dāng)程度上提高了我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展成本，對于我國自主發(fā)展風(fēng)電產(chǎn)業(yè)較為不利。

3.1智能化風(fēng)電生產(chǎn)預(yù)測管理技術(shù)

風(fēng)電作為一種分布式能源，其在生產(chǎn)管理方面需要下足功夫，主要圍繞如何提高風(fēng)能轉(zhuǎn)化效率展開研究，提出合理管理技術(shù)策略，進而增加風(fēng)電企業(yè)盈利能力。具體來講，為了有效促進風(fēng)電產(chǎn)業(yè)有效發(fā)展，目前個別地區(qū)已經(jīng)全面啟用了智能化風(fēng)電生產(chǎn)預(yù)測管理系統(tǒng)，通過該技術(shù)對風(fēng)電生產(chǎn)過程預(yù)測與智能化管理。首先是運用到了系統(tǒng)中的智能化風(fēng)電生產(chǎn)預(yù)測技術(shù)，對天氣情況進行預(yù)測，采用時間序列法手段對風(fēng)力發(fā)電輸出功率進行合理預(yù)測與規(guī)劃，不斷增大風(fēng)能發(fā)電可靠性。在技術(shù)應(yīng)用中主要配合了用電負(fù)荷預(yù)測管理技術(shù)，一方面合理規(guī)范發(fā)電量，滿足削峰填谷、能源節(jié)約條件;另一方面對風(fēng)能進行中長期預(yù)測管理，結(jié)合人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或非線性模型對風(fēng)能實施短期預(yù)測，有效提高風(fēng)能預(yù)測準(zhǔn)確性。在該過程中，還可基于多種預(yù)測管理方法綜合展開風(fēng)能預(yù)測過程，明確風(fēng)電生產(chǎn)發(fā)展趨勢。其次是運用到了智能化管理技術(shù)，主要加強基于電力電子器件中的整流器研發(fā)與實踐應(yīng)用?？紤]到風(fēng)能本身具有較大的不穩(wěn)定性，在直接發(fā)電過程中會導(dǎo)致輸出電能e質(zhì)量低下。為此某些地區(qū)選擇采用PWM整流器，配合直流同步發(fā)電系統(tǒng)進行并網(wǎng)處理，即利用直流同步發(fā)電系統(tǒng)配合交直交整流逆變系統(tǒng)實施并網(wǎng)技術(shù)操作處理，有效提升風(fēng)電發(fā)電電能質(zhì)量。再者還運用到了低電壓穿越技術(shù)，該技術(shù)的主要特點是能夠保證風(fēng)電發(fā)電機在電壓跌落時還能保持不脫網(wǎng)繼續(xù)運行超過600ms以上。如果電壓跌落指標(biāo)超過20%，風(fēng)能發(fā)電機才會轉(zhuǎn)入脫網(wǎng)運行狀態(tài)，即低電壓穿越技術(shù)可為電網(wǎng)提供無功技術(shù)支持，有效提高電網(wǎng)供電技術(shù)安全可靠性。

3.2大型陸上風(fēng)機控制管理技術(shù)

大型陸上風(fēng)機控制管理技術(shù)系統(tǒng)所采用的是氣動設(shè)計理念，它管控策略豐富且到位，可充分將風(fēng)機與風(fēng)電生產(chǎn)過程結(jié)合起來，最大限度發(fā)揮高地風(fēng)電生產(chǎn)技術(shù)優(yōu)勢，實現(xiàn)風(fēng)電生產(chǎn)安全穩(wěn)定管理。采用大型陸上風(fēng)機主要通過其大功率與安全控制管理策略控制生產(chǎn)變量與生產(chǎn)效率，這其中就包括了變槳控制、整機控制、變速恒頻控制以及整機安全、狀態(tài)、運行與監(jiān)測控制等等。這些管控措施追求精細(xì)化管理內(nèi)涵，可指揮風(fēng)機實現(xiàn)高效安全生產(chǎn)運行過程。例如直驅(qū)式風(fēng)機就采用了直接驅(qū)動技術(shù)，它不需進齒輪箱傳動，主要通過風(fēng)輪驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，在風(fēng)電轉(zhuǎn)換效率與降噪效率方面表現(xiàn)良好，可最大限度降低風(fēng)機齒輪箱運行故障，提高風(fēng)機生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。運用大型陸上風(fēng)機管理風(fēng)電生產(chǎn)在我國已經(jīng)獲得認(rèn)可，但其生產(chǎn)管理技術(shù)依然還處于攻關(guān)試驗發(fā)展階段，就目前的國內(nèi)風(fēng)電市場運作狀況來看，以西門子歌美颯4X平臺機型SG 5.0-145為例，陸上風(fēng)電機組單機容量最大可達5MW，而已投產(chǎn)并網(wǎng)的陸上風(fēng)機單機容量也超過了3MW。

我國風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景較好，在國家對于風(fēng)電產(chǎn)業(yè)逐步退補貼的背景下，未來的發(fā)展應(yīng)當(dāng)更多地回歸市場導(dǎo)向。目前國內(nèi)針對新能源的發(fā)展支持力度較大，特別對于風(fēng)電行業(yè)更給予了相當(dāng)大的政策傾斜與財政補貼，這為促進我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。預(yù)測我國2020年風(fēng)電裝機容量將超過1.8億kW，屆時我國也會開啟對風(fēng)電生產(chǎn)系統(tǒng)的有效重組過程，更多建立中小型風(fēng)場，構(gòu)建風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展新格局。

綜上所述，風(fēng)電資源取之不盡用之不竭，大力推動風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有良好的經(jīng)濟效益與環(huán)境效益。我國未來還需認(rèn)清發(fā)展形勢，基于最有效發(fā)展方案提出風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展新方案，將風(fēng)能逐漸發(fā)展成為我國能源體系建設(shè)主要力量。

[1]徐攀，楊麗紅，陳家麗.江蘇沿海風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀及探討[J].中國水運（下半月），2018，18（9）：90-91.

[2]曹國衛(wèi).加強重大活動保供電工作的思考[J].電力需求側(cè)管理，2010（3）：72-73.

[3] 呂金鵬?. 風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展?fàn)顩r與發(fā)展趨勢?[J]. 決策探索（ 中 ），2018（01）：80-81.

[4] 黃加明?. 風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀及前景探討?[J]. 應(yīng)用能源技術(shù) ，2015（04）：47-50.