淺談風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

摘要：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)展創(chuàng)造了良好先決條件，總體來看國家風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)一片大好。本文中窺探了我國風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、技術(shù)管理方法以及項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益，并對(duì)產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了綜合展望。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電：發(fā)展現(xiàn)狀：技術(shù)管理方法：項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益：未來發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)前我國正處于經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型重要發(fā)展期，在該階段亟待解決的問題頗多，其中就包括了傳統(tǒng)非可再生能源生產(chǎn)與應(yīng)用危機(jī)。伴隨國內(nèi)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的日益增大、非可再生能源的日益緊張，能源應(yīng)用消耗矛盾問題越來越大，針對(duì)非可再生能源的管理與環(huán)境污染成為棘手問題。另一方面，采用可再生能源可在一定程度上緩解上述問題，例如太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電以及核能發(fā)電等等新型發(fā)電項(xiàng)目已經(jīng)被紛紛提上議程并付諸實(shí)踐應(yīng)用。特別是風(fēng)力發(fā)電，雖然其發(fā)展歷史相對(duì)短暫，但已經(jīng)表現(xiàn)出了較強(qiáng)勢(shì)的發(fā)展趨勢(shì)，其技術(shù)管理方法與項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益也愈發(fā)豐富。

一、我國風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的基本發(fā)展現(xiàn)狀

風(fēng)力發(fā)電主要通過風(fēng)力產(chǎn)生動(dòng)能帶動(dòng)風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再利用增速機(jī)提升風(fēng)車旋轉(zhuǎn)速度，最終由風(fēng)車通過電磁效應(yīng)將動(dòng)能再全部轉(zhuǎn)化為電能。就我國目前已有的風(fēng)電技術(shù)來看.3m/s的微風(fēng)就能實(shí)現(xiàn)發(fā)電，且在風(fēng)能轉(zhuǎn)化電能過程中主要利用到風(fēng)輪、塔架、發(fā)電機(jī)、儲(chǔ)能裝置、尾翼調(diào)向器等構(gòu)件挖掘風(fēng)中儲(chǔ)能，提高風(fēng)電生產(chǎn)效率。

近20年來我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)提速發(fā)展趨勢(shì)，但由于受到各方因素制約影響，整體看來國內(nèi)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)在技術(shù)應(yīng)用與綜合管理方面都還處于初級(jí)發(fā)展階段，其中所存在的技術(shù)問題依然不少，亟待解決。以下簡單談?wù)勎覈L(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀。

（一）風(fēng)能資源豐富

我國國土幅員遼闊、陸地邊疆總長度超過20000km，海岸線總長度超過1.8萬km.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。縱觀我國整個(gè)西部、西北部地區(qū)都蘊(yùn)藏了無限的風(fēng)能資源。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，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。

（二）風(fēng)電產(chǎn)業(yè)蓬勃

我國的風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展蓬勃且迅猛，早在2009年，國家新增風(fēng)能發(fā)電項(xiàng)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(chǎng)建成，其中每座風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電能力都至少在IOOMW以上。按照我國所制定的長遠(yuǎn)風(fēng)能發(fā)電計(jì)劃，到2020年為止希望風(fēng)能發(fā)電能力至少達(dá)到1.6億kW以上。根據(jù)專家分析，按照我國國土環(huán)境與風(fēng)電資源未來發(fā)展體量，其上限可達(dá)到lOkW左右，這說明我國在風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面是具有著廣闊的發(fā)展空間的。

（三）風(fēng)電生產(chǎn)體制制約

在雖然我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展體量較大，發(fā)展前景大好，但就目前看來國家風(fēng)電生產(chǎn)體制是存在制約問題的。就目前來看我國針對(duì)風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)就制定了風(fēng)力開發(fā)投資體制、風(fēng)機(jī)發(fā)展激勵(lì)體制以及國家及地方風(fēng)電采購政策，這些政策在促進(jìn)地方風(fēng)電產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目發(fā)展的過程中起到了重要促進(jìn)作用，但因?yàn)槭苤朴谡吲c規(guī)范，某些風(fēng)電產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目發(fā)展也嚴(yán)重受到制約，這造成了國家風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的不合理與失衡。在如此情況下，我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)未來快速發(fā)展進(jìn)程受到嚴(yán)重制約。

（四）風(fēng)電設(shè)備產(chǎn)國產(chǎn)化水平制約

在過去20余年里我國的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展大多依賴于外國技術(shù)設(shè)備，在風(fēng)電產(chǎn)業(yè)自主研發(fā)這一方面相對(duì)薄弱，這不但說明我國在過去對(duì)國家風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展不夠重視，還說明我國在風(fēng)電設(shè)備國產(chǎn)化研發(fā)方面還受到極大的技術(shù)水平制約，基本上還處于風(fēng)電產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家的階段。而如果從國內(nèi)風(fēng)電設(shè)備市場(chǎng)發(fā)展方面看，進(jìn)口風(fēng)電設(shè)備壟斷市場(chǎng)也有很大影響，我國絕大部分地區(qū)的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展嚴(yán)重依賴外國風(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(duì)于我國自主發(fā)展風(fēng)電產(chǎn)業(yè)是不利的。

二、我國風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的管理技術(shù)應(yīng)用

近年來由于我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，圍繞風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的生產(chǎn)管理技術(shù)類型也逐漸豐富，下文主要介紹三點(diǎn)。

（一）智能化風(fēng)電生產(chǎn)預(yù)測(cè)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(jìn)而增加風(fēng)電企業(yè)盈利能力。具體來講，為了有效促進(jìn)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)有效發(fā)展，目前某些地區(qū)已經(jīng)全面啟用了智能化風(fēng)電生產(chǎn)預(yù)測(cè)管理系統(tǒng)，通過該技術(shù)對(duì)風(fēng)電生產(chǎn)過程預(yù)測(cè)與智能化管理。

首先是運(yùn)用到了系統(tǒng)中的智能化風(fēng)電生產(chǎn)預(yù)測(cè)技術(shù)，對(duì)天氣情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，采用時(shí)間序列法手段對(duì)風(fēng)力發(fā)電輸出功率進(jìn)行合理預(yù)測(cè)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(cè)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(duì)風(fēng)能進(jìn)行中長期預(yù)測(cè)管理，結(jié)合人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或非線性模型對(duì)風(fēng)能實(shí)施短期預(yù)測(cè)，有效提高風(fēng)能預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。在該過程中，還可基于多種預(yù)測(cè)管理方法綜合展開風(fēng)能預(yù)測(cè)過程，明確風(fēng)電生產(chǎn)發(fā)展趨勢(shì)。

其次是運(yùn)用到了智能化管理技術(shù)，主要加強(qiáng)基于電力電子器件中的整流器研發(fā)與實(shí)踐應(yīng)用?？紤]到風(fēng)能本身具有極大不穩(wěn)定性，在直接發(fā)電過程中會(huì)產(chǎn)生交流電能進(jìn)而導(dǎo)致風(fēng)電能生產(chǎn)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(jìn)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(shí)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(yùn)用到了低電壓穿越技術(shù)，該技術(shù)的主要特點(diǎn)是能夠保證風(fēng)電發(fā)電機(jī)在電壓跌落時(shí)還能保持不脫網(wǎng)繼續(xù)運(yùn)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(jī)才會(huì)轉(zhuǎn)入脫網(wǎng)運(yùn)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。

（二）大型陸上風(fēng)機(jī)控制管理技術(shù)

大型陸上風(fēng)機(jī)控制管理技術(shù)系統(tǒng)所采用的是氣動(dòng)設(shè)計(jì)理念，它管控策略豐富且到位，可充分將風(fēng)機(jī)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(shì)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電生產(chǎn)安全穩(wěn)定管理。采用大型陸上風(fēng)機(jī)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(jī)控制、變速恒頻控制以及整機(jī)安全、狀態(tài)、運(yùn)行與監(jiān)測(cè)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(jī)實(shí)現(xiàn)高效安全生產(chǎn)運(yùn)行過程。

例如直驅(qū)式風(fēng)機(jī)就采用了直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)，它不需進(jìn)齒輪箱傳動(dòng)，主要通過風(fēng)輪驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)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(jī)齒輪箱運(yùn)行故障，提高風(fēng)機(jī)生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。運(yùn)用大型陸上風(fēng)機(jī)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(yàn)發(fā)展階段，就目前的國內(nèi)風(fēng)電市場(chǎng)運(yùn)作狀況來看，像上海電氣已經(jīng)聯(lián)合國外企業(yè)（ Aero-dyn）開發(fā)設(shè)計(jì)了全新2.OMW大型陸上風(fēng)機(jī)，它是目前全球容量最大的陸上風(fēng)機(jī)，這一風(fēng)機(jī)的聯(lián)合開發(fā)與生產(chǎn)管理應(yīng)用也強(qiáng)化了我國自主研發(fā)風(fēng)機(jī)、自主開展風(fēng)電生產(chǎn)的決心。

（三）風(fēng)力機(jī)發(fā)電系統(tǒng)管理技術(shù)

風(fēng)力機(jī)發(fā)電系統(tǒng)是目前國內(nèi)比較常見的風(fēng)電生產(chǎn)管理系統(tǒng)，目前新型的風(fēng)力機(jī)發(fā)電系統(tǒng)在管理技術(shù)應(yīng)用方面有所豐富，加入了主動(dòng)失速調(diào)節(jié)管理技術(shù)，它主要是在變槳距調(diào)節(jié)基礎(chǔ)之上與傳統(tǒng)定槳距失速調(diào)節(jié)有機(jī)結(jié)合起來。如果風(fēng)電機(jī)生產(chǎn)風(fēng)速度較低時(shí)，主要通過它的變槳距調(diào)節(jié)對(duì)風(fēng)力機(jī)功率進(jìn)行調(diào)節(jié).不斷提高風(fēng)力機(jī)的氣動(dòng)生產(chǎn)效率。如果風(fēng)力機(jī)功率達(dá)到額定功率后，則主要利用到槳距失速調(diào)節(jié)保證槳距角一直朝風(fēng)力偏小的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度時(shí)觀察攻角增大變化，由此加深葉輪葉片的失速能力，有效控制風(fēng)力機(jī)風(fēng)能收集水平，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力機(jī)穩(wěn)定發(fā)電。

利用風(fēng)力機(jī)發(fā)電系統(tǒng)可收集大量風(fēng)能，收集能力大約在內(nèi)陸收集風(fēng)能的1.5倍以上。不過該技術(shù)僅僅適合在大陸管理風(fēng)電生產(chǎn)過程，在海上風(fēng)電生產(chǎn)方面需要消耗大量建設(shè)成本，且我國目前的海上風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在生產(chǎn)技術(shù)控制應(yīng)用方面尚不成熟穩(wěn)定，有待進(jìn)一步研究強(qiáng)化。

三、我國風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益

目前我國正在大力推廣風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目發(fā)展，深度挖掘其在應(yīng)用方面的巨大價(jià)值，也發(fā)現(xiàn)了它在項(xiàng)目應(yīng)用與建設(shè)上的巨大經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)勢(shì)。盡管說風(fēng)電項(xiàng)目不存在能源成本，但需要明確一點(diǎn)決定其項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益的因素依然和普通發(fā)電項(xiàng)目無二致，即總投資、運(yùn)營成本以及上網(wǎng)電價(jià)三個(gè)方面。目前我國在風(fēng)電產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目發(fā)展方面存在總投資以及融資成本過高等問題，它們共同制約了風(fēng)電項(xiàng)目的總體經(jīng)濟(jì)效益。而在上網(wǎng)電價(jià)方面，考慮到風(fēng)電生產(chǎn)項(xiàng)目屬于國家鼓勵(lì)項(xiàng)目，所以在一定程度上它獲得了來自國家電價(jià)補(bǔ)貼的有力支持，在上網(wǎng)電價(jià)方面相比于普通火力發(fā)電偏高。

目前國內(nèi)的風(fēng)電生產(chǎn)項(xiàng)目在利潤水平上是具備一定優(yōu)勢(shì)的，它主要圍繞靜態(tài)投資總額與動(dòng)態(tài)投資總額展開，目前國內(nèi)的風(fēng)電生產(chǎn)項(xiàng)目資產(chǎn)總額超過5000億元，項(xiàng)目營業(yè)收入主要圍繞售電展開，年發(fā)電量超過4200億千瓦時(shí)。在國家“棄風(fēng)限電”的大政策下，目前全國風(fēng)電生產(chǎn)的棄風(fēng)率大約控制在12.0%.年利潤超過500億元，年資產(chǎn)收益率超過15%，20年內(nèi)就能收回生產(chǎn)成本，但項(xiàng)目的整體設(shè)計(jì)運(yùn)營壽命卻能夠達(dá)到50年以上。就項(xiàng)目收益與影響來看，我國風(fēng)電生產(chǎn)項(xiàng)目的未來發(fā)展前景一片大好，相比于傳統(tǒng)普通火電項(xiàng)目擁有更明顯的經(jīng)濟(jì)效益發(fā)展優(yōu)勢(shì)。

四、我國風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展趨勢(shì)

我國風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景大好，在未來生產(chǎn)發(fā)展趨勢(shì)方面還主要應(yīng)當(dāng)圍繞市場(chǎng)來探究。目前國內(nèi)針對(duì)新能源的發(fā)展支持力度空前巨大，特別是在風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程中更給予了相當(dāng)大的政策傾斜與財(cái)政補(bǔ)貼，這也為國內(nèi)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)活躍發(fā)展創(chuàng)造了有利條件，發(fā)展范圍與發(fā)展能力擴(kuò)大提升有目共睹。預(yù)測(cè)我國2020年風(fēng)電裝機(jī)容量將超過1.8億kW.屆時(shí)我國也會(huì)開啟對(duì)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(chǎng)，配合低風(fēng)速風(fēng)資源開發(fā)管理技術(shù)內(nèi)容將陸上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展重心逐漸移步海上，構(gòu)建海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展新格局。總體來講，就是基于我國未來風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)程建立沿海各省風(fēng)電產(chǎn)業(yè)規(guī)劃機(jī)制，確保我國在2020年的海上風(fēng)電裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)到至少3300萬kW。

五、總結(jié)

作為一種可再生能源，風(fēng)電資源是取之不盡用之不竭的，大力推動(dòng)風(fēng)電生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)我國能源資源體系建設(shè)是有利的，它在促進(jìn)良好經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益發(fā)展的基礎(chǔ)之上也為地方綜合產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了新思路、新渠道。我國未來還需認(rèn)清發(fā)展形勢(shì)，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。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：

劉東洋，白城市洮北區(qū)能源產(chǎn)業(yè)服務(wù)中心，吉林白城。