風(fēng)力發(fā)電及其技術(shù)發(fā)展探討

余向兵

摘要：環(huán)境污染的威脅和化石能源供應(yīng)的短缺已經(jīng)演變成一系列全球性問(wèn)題，嚴(yán)重制約著各國(guó)人民的環(huán)境質(zhì)量和健康發(fā)展。目前我國(guó)最接近常規(guī)電力的是風(fēng)力發(fā)電模式。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)作為一種新型的清潔可再生能源，是又一種最具應(yīng)用發(fā)展和廣闊前景的高效發(fā)電方式，將成為未來(lái)的主要發(fā)電方式之一。本文對(duì)風(fēng)力發(fā)電及其技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了一些研究和分析，希望能起到一定的參考作用。

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

簡(jiǎn)介：我國(guó)風(fēng)能資源極其豐富，分布廣泛，資源開(kāi)發(fā)利用潛力相當(dāng)巨大。然而，中國(guó)對(duì)風(fēng)能資源的有效利用遠(yuǎn)不如國(guó)外一些國(guó)家。在這種發(fā)展背景下，清潔可再生能源材料的有效開(kāi)發(fā)和利用正在引起世界范圍的關(guān)注，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并發(fā)展非常迅速。

一、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展

1.1風(fēng)機(jī)型號(hào)和容量的開(kāi)發(fā)

進(jìn)一步探索如何提高我國(guó)新型風(fēng)力發(fā)電工程設(shè)施產(chǎn)品的安全生產(chǎn)、效率性能要求和技術(shù)質(zhì)量可靠性，降低和提高未來(lái)綜合運(yùn)行成本，已經(jīng)初步發(fā)展成為我國(guó)現(xiàn)代新型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備技術(shù)體系中首先要解決的一個(gè)大問(wèn)題，也是未來(lái)必須發(fā)展和研究的主要研發(fā)方向。不斷設(shè)計(jì)和擴(kuò)大單臺(tái)風(fēng)機(jī)的容量。自20世紀(jì)60年代中期問(wèn)世以來(lái)，隨著美國(guó)德國(guó)Repower公司和荷蘭Enercon公司的自主生產(chǎn)和研究，開(kāi)發(fā)出了新型的5億MW和6萬(wàn)MW以上的大功率風(fēng)機(jī)，國(guó)際風(fēng)電市場(chǎng)主流市場(chǎng)使用的老、中、新大功率風(fēng)機(jī)逐漸被MW及以上的大功率風(fēng)機(jī)所取代。自2005年第三季度以來(lái)，mainland China可新增可再生能源總裝機(jī)容量的兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)數(shù)量?jī)H占當(dāng)年可再生能源總裝機(jī)容量的21.5%左右。自2009年第一季度以來(lái)，這一下降的比例逐漸上升至約86.86%。這些機(jī)組運(yùn)行測(cè)試數(shù)據(jù)已經(jīng)足以清晰地告訴全世界，風(fēng)電機(jī)組的巨大容量在我國(guó)當(dāng)前的風(fēng)力開(kāi)發(fā)和風(fēng)電市場(chǎng)建設(shè)中發(fā)展迅速，成為主流產(chǎn)品。

1.2風(fēng)機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展

系統(tǒng)安全和風(fēng)機(jī)高效穩(wěn)定運(yùn)行之間平衡的關(guān)鍵要素是風(fēng)能控制系統(tǒng)技術(shù)。因此，許多行業(yè)專家也對(duì)新型風(fēng)電控制裝置的技術(shù)方案和風(fēng)控系統(tǒng)的方案進(jìn)行了進(jìn)一步的深入研究，這必將對(duì)實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組的高效穩(wěn)定優(yōu)化和運(yùn)行起到非常非常重要和積極的推動(dòng)作用。目前，在國(guó)際風(fēng)電行業(yè)，先進(jìn)可靠的計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)和先進(jìn)的控制理論技術(shù)已應(yīng)用于風(fēng)電領(lǐng)域，極大有效地促進(jìn)了新型風(fēng)電技術(shù)及其對(duì)整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行控制技術(shù)的穩(wěn)定快速發(fā)展。

1.3風(fēng)機(jī)控制策略的發(fā)展

目前，根據(jù)控制器類型的特點(diǎn)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制策略主要有兩種：一種是基于線性數(shù)學(xué)模型的傳統(tǒng)控制方法，另一種是現(xiàn)代控制方法。傳統(tǒng)的風(fēng)力機(jī)控制策略通常直接采用線性矢量控制方法，通過(guò)調(diào)整風(fēng)力機(jī)葉片的最大電磁轉(zhuǎn)矩系數(shù)或改變?nèi)~片間的最小槳距角差，使葉尖速比系數(shù)保持在其最優(yōu)值，從而獲得系統(tǒng)的最大風(fēng)能。但由于隨風(fēng)速波動(dòng)變化較快，其線性調(diào)整結(jié)果具有相對(duì)滯后性和滯后性。此外，線性化模型計(jì)算方法不適用于風(fēng)電運(yùn)行參數(shù)范圍廣、隨機(jī)擾動(dòng)程度大、非線性問(wèn)題嚴(yán)重、不確定性特別復(fù)雜的大規(guī)模風(fēng)電系統(tǒng)。

二、風(fēng)力發(fā)電及其技術(shù)發(fā)展探討

2.1優(yōu)化資源配置

目前，我國(guó)中東部地區(qū)風(fēng)電資源總量分布不均，需要更加有效地調(diào)整、優(yōu)化和完善風(fēng)電發(fā)電運(yùn)行系統(tǒng)，逐步改造部分風(fēng)電資源相對(duì)不足地區(qū)建設(shè)的風(fēng)電場(chǎng)，進(jìn)一步科學(xué)合理地確定這些風(fēng)電場(chǎng)系統(tǒng)電力相關(guān)系統(tǒng)的運(yùn)行設(shè)施條件，提供相關(guān)安全性能的綜合優(yōu)化和改善方案， 根據(jù)不同區(qū)域不同風(fēng)電場(chǎng)的需求定制發(fā)電相關(guān)設(shè)備方案，有效整合提升發(fā)電機(jī)組性能，大幅降低風(fēng)電遠(yuǎn)距離傳輸損耗。 同時(shí)，企業(yè)人員還將在全國(guó)各風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)高壓穿越技術(shù)試驗(yàn)，使這一最新技術(shù)適應(yīng)各種地域條件和風(fēng)況，從而有效提高企業(yè)風(fēng)機(jī)的輸電質(zhì)量水平和電網(wǎng)安全性。

2.2產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)

風(fēng)力發(fā)電相關(guān)技術(shù)體系不斷完善和加快，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)需要進(jìn)一步全面優(yōu)化升級(jí)。最近一家新能源公司開(kāi)始專注于分布式發(fā)電系統(tǒng)中控制拓?fù)湎到y(tǒng)的研究，依靠變頻進(jìn)行控制。研究項(xiàng)目本身結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡(jiǎn)單，功能全面，成本相對(duì)較低。為了提高實(shí)際臺(tái)風(fēng)運(yùn)行測(cè)試的效率，技術(shù)人員還在項(xiàng)目中使用了兩臺(tái)3MW風(fēng)機(jī)進(jìn)行了臺(tái)風(fēng)運(yùn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，當(dāng)最大風(fēng)速達(dá)到68.5米/秒以下時(shí)，機(jī)組設(shè)備仍能連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，臺(tái)風(fēng)環(huán)境下的大量風(fēng)資源不能為風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)帶來(lái)任何額外的電力。毫無(wú)疑問(wèn)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)層面的技術(shù)升級(jí)也能帶來(lái)風(fēng)能技術(shù)應(yīng)用的快速發(fā)展。

2.3提高機(jī)組的安全性能。

進(jìn)一步研究加強(qiáng)風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)的內(nèi)部安全性能管理，可以實(shí)現(xiàn)有效控制，提高我國(guó)風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)品的整體系統(tǒng)安全性和綜合性能。目前，隨著經(jīng)濟(jì)和金融全球化對(duì)市場(chǎng)影響的進(jìn)一步加深，中國(guó)與其他許多國(guó)家之間的科技商務(wù)信息交流日益密切和頻繁，新能源企業(yè)需要更加重視自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和相關(guān)的核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)。同時(shí)，企業(yè)要打破資本主義國(guó)家固有的傳統(tǒng)技術(shù)壁壘，開(kāi)始自主研發(fā)，逐步形成具有一定自主核心技術(shù)和智能裝備。通過(guò)智能算法的研究和積累，以及計(jì)算機(jī)大數(shù)據(jù)模型的有效引入，能夠快速智能地識(shí)別和判斷設(shè)備相關(guān)的性能故障狀態(tài)，形成風(fēng)電設(shè)備安全的智能化系統(tǒng)模式，提高風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)的整體安全性能，發(fā)布一批智能風(fēng)電場(chǎng)的安全新產(chǎn)品，從而促進(jìn)我國(guó)風(fēng)電技術(shù)的不斷發(fā)展，從而促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展。

三、結(jié)論

目前，隨著人們對(duì)環(huán)保理念研究的深入，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注綠色新能源的資源開(kāi)發(fā)、保護(hù)和循環(huán)利用，對(duì)風(fēng)力發(fā)電等環(huán)保技術(shù)有了不一樣的、更全面的認(rèn)識(shí)。風(fēng)力發(fā)電相關(guān)技術(shù)的研發(fā)是風(fēng)電經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中的重要核心環(huán)節(jié)之一，也是國(guó)內(nèi)電力企業(yè)未來(lái)尋求高速發(fā)展所必須的方向性產(chǎn)業(yè)支柱之一。因此，提高產(chǎn)業(yè)相關(guān)系統(tǒng)的技術(shù)水平，完善產(chǎn)業(yè)管理和結(jié)構(gòu)，平衡優(yōu)化資源和布局，將有效促進(jìn)未來(lái)風(fēng)電技術(shù)應(yīng)用的全面合理發(fā)展。

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