風力發(fā)電及其技術發(fā)展探討

張明

（新疆龍源風力發(fā)電有限公司，新疆 烏魯木齊 830000）

我們?nèi)粘Ｉ钪兴褂玫哪茉粗饕蕴烊粴獾炔豢稍偕茉礊橹?，這類能源的使用是不利于可持續(xù)發(fā)展目標的。對此，進行可再生能源的開發(fā)工作，是當前世界范圍內(nèi)所關注的重點。風能是一種常見的可再生能源，其開發(fā)的潛力巨大。

1 風力發(fā)電系統(tǒng)類型

1.1 依據(jù)機組容量劃分

風力發(fā)電系統(tǒng)如果是依照機組的容量進行劃分，一般可以分為四種類型，這四種類型的容量也存在一定的差異性。第一種：小型機組。這種類型的機組容量一般在0.1～1kW。第二種：中型機組。這種類型的機組容量一般在1～1000kW。第三種：大型機組。這種類型的機組容量一般在1～10MW。第四種：巨型機組。這種類型的機組容量一般在10MW以上。

1.2 依據(jù)發(fā)電機運行特征及控制方式劃分

如果是依照發(fā)電機的運行特征，或者是依照發(fā)電機的控制方式，來進行劃分，一般能夠分為兩種。第一種是變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的風力機，其轉(zhuǎn)速一般是能夠進行調(diào)節(jié)的，并且能夠從一定程度上合理利用風能來提升系統(tǒng)的發(fā)電率。第二種是恒速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)。這種系統(tǒng)在當今時期使用的比較少，這一類型的系統(tǒng)雖然使用起來比較便捷，但是，對于風能的利用率一般比較低，且發(fā)電率往往也不高，存在一定的不足。

1.3 運行方式分類

依照風力發(fā)電的運行方式來進行分類，一般可以分為兩種類型。首先，是并網(wǎng)型風力發(fā)電系統(tǒng)。這種系統(tǒng)和一般的發(fā)電模式相同，一般需要利用大電網(wǎng)來提升對風能的利用率。其優(yōu)勢是費用較低，在當前這一時期中是比較常見的。其次，是離網(wǎng)型風力發(fā)電系統(tǒng)。這種發(fā)電系統(tǒng)一般是獨立運行的，并且這一系統(tǒng)的容量比較小。在一般的城鄉(xiāng)公路中會比較常見此種系統(tǒng)。

2 風力發(fā)電現(xiàn)狀

風力發(fā)電主要是利用風動能來進行轉(zhuǎn)化，使其成為機械動能，最后再把機械能轉(zhuǎn)換成為電能。風能本身是一種可再生能源，因此，風力發(fā)電本身就具有一定的環(huán)保性質(zhì)。2005年《可再生能源法》立法后，風能這類可再生能源得到了更多的重視，其意義更是不容忽視的。在這一背景下，大力發(fā)展可再生能源是一種必然趨勢。以我國為例，其風力發(fā)電最初出現(xiàn)在20世紀80年代中期，經(jīng)過長時間的發(fā)展，我國的風力發(fā)電市場已經(jīng)有了十分顯著的進步。風力發(fā)電的使用不僅僅具有一定的環(huán)保優(yōu)勢，同時這種能源也具有可再生的優(yōu)點。不過，在當前，風力發(fā)電技術也還有一些不足?；诖?，相關從業(yè)人員還需要積極提升風力發(fā)電的穩(wěn)定性，使我國風力發(fā)電的技術能夠不斷發(fā)展與進步。

3 風力發(fā)電技術發(fā)展趨勢

3.1 增大單機容量，加大海上風力資源利用

在進行風力發(fā)電的過程中，所需要使用的相關技術，其設備的體積一般比較大型，往往會需要占據(jù)比較大的場地?；诖?，在風力發(fā)電技術發(fā)展的過程中，增大單機的容量是十分重要的一項內(nèi)容。關于具體的增大要求，還需要依照不同地區(qū)的風力情況以及用電情況等進行分析，從而盡量減少資源浪費等情況的發(fā)生。

除了增大單機容量外，加大海上風力資源的利用也是十分關鍵的一項內(nèi)容。我國海上的風力資源是十分豐富的，因此，在風力發(fā)電技術的發(fā)展過程中，還需要不斷加大對海上風力資源的利用。當前，我國的很多風力發(fā)電場地是在城市的周圍建立起來的，其目的主要是為了滿足城市的用電需求?？蛇@種建立在城市周邊的發(fā)電廠，一方面會占據(jù)較多的土地，容易造成資源浪費的情況；另一方面，也不利于風力發(fā)電的后續(xù)發(fā)展。如果在海邊建立此類發(fā)電廠，一般能夠有效改善上述問題。

3.2 風力發(fā)電控制技術發(fā)展分析

（1）風輪控制技術。為了能夠有效提升風力發(fā)電系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化率，風輪控制技術的運用是十分關鍵的。這一技術主要包括兩種：第一種是功率信號反饋控制。這種控制主要是對風輪的功率進行工作。一般來說，風輪在工作的狀態(tài)中，其功率是不斷變化的。相關人員可以通過對功率關系的分析，來進行后續(xù)的一些操作。在具體的運用中，可以把最大的功率和實際的功率進行對比，得到一個差值，并依照這一差值對風輪進行調(diào)整，從而確保風輪可以達到最大的功率。這種方法的使用，其優(yōu)勢就是能夠有效減少控制的成本。第二是葉尖速比控制。葉尖速就是指風葉的尖端轉(zhuǎn)動速度。這種控制方法，主要就是利用葉尖速的數(shù)值來確定最佳的葉尖速比。其主要的工作方式，就是通過對葉尖速的調(diào)整，來優(yōu)化葉尖速比。

（2）發(fā)電機及其變電力電子變換器控制技術。在進行風力發(fā)電的過程中，風力是能量的主要來源。一般來說，風力大多在距離地面比較高的位置上，因此，在能量轉(zhuǎn)化時往往需要在高空中進行。對此，其相應的風力發(fā)電機，還要不斷提升自身的工作效率，并且還需要使自身的重量能夠盡量降低。永磁發(fā)電機是一種比較常見的風力發(fā)電機，這一設備的耗能比較低，并且其工作的效率也比較高。風力發(fā)電系統(tǒng)中的電力電子變換器，往往需要具備幾個特征。第一，這種電力電子變換器的使用范圍需要比較廣泛。第二，在進行風能轉(zhuǎn)換時，其轉(zhuǎn)換率以及傳輸率要比較高。第三，能夠有效實現(xiàn)功率因素的改善。第四，其安全性以及可靠性需要有所保障。第五，其設備的成本費用應該要符合經(jīng)濟性的原則。

（3）變速恒頻控制技術。在以往的風力發(fā)電機組中，其恒速恒頻控制技術是十分常見的。這種技術操控起來比較便捷，但是，也具有一定的缺點。一般來說，在使用這一技術時，如果風速發(fā)生了轉(zhuǎn)變，但是，機器的轉(zhuǎn)速維持不變的狀態(tài)，那么，風力機的轉(zhuǎn)速往往不能夠維持在最佳狀態(tài)，從而可能會影響到最終的發(fā)電效率。

3.3 降低成本，提高儲能技術

使用風力發(fā)電技術的目的一方面是為了實現(xiàn)資源的可持續(xù)化發(fā)展，有效改善環(huán)境污染等問題；另一方面，也是為了能夠進一步提升發(fā)電技術的經(jīng)濟性。不過，由于在當前這一時期中，我國的一些風力發(fā)電技術還不夠完善，并且其相關的設備有些是需要從國外進行引進的，因此導致了風力發(fā)電場的成本比較高，使得風力發(fā)電技術的應用也受到了一定程度的制約。針對這一情況，相關企業(yè)以及部門，還應要及時采取更有效的措施，使風力發(fā)電的成本能夠有所下降。而這就需要進一步加強自主技術的研發(fā)工作，使設備的生產(chǎn)成本可以得到有效控制。除此之外，對于發(fā)電技術的發(fā)展來說，提高儲能技術也是十分關鍵的。一般來說，白天人們的用電量往往比較大，而相關的發(fā)電設備，不僅僅需要對能量進行轉(zhuǎn)換，同時，還需要進行輸送等工作，這一情況容易導致相關設備超負荷運行。通過提升相關的儲能技術，可以使設備在進行使用的時候能夠同時進行存儲，這樣一方面能夠減小能源浪費的情況，一方面也可以解決設備超負荷運轉(zhuǎn)的情況，減小設備的負擔。除此之外，我國所使用的電池類型大多為蓄電池?；诖?，相關人員可以加大對各類儲能系統(tǒng)的研究，嘗試找到增加蓄電池容量的方式，從而確保風力發(fā)電技術的進一步發(fā)展。

3.4 增強風力發(fā)電機組的安全性能

當前，由于風力發(fā)電技術的發(fā)展速度過快，使得一些相關技術的試驗時間比較短，因此可能會存在一些安全隱患。當前，這類問題主要存在于裝機的各個技術環(huán)節(jié)中以及一些發(fā)電系統(tǒng)的管理上。如果風力發(fā)電機組的安全性無法保障，那么不僅僅會影響風力發(fā)電機自身的可靠性，同時還會給相關人員帶來生命財產(chǎn)上的威脅。因此，相關人員還需要針對風力發(fā)電機組的有關技術等進行不斷完善，并且需要對操作人員開展更加專業(yè)性的安全培訓工作，進一步提升風力發(fā)電技術的安全性。

4 結(jié)語

風力發(fā)電技術對于改善電能的情況以及減少環(huán)境污染等問題而言，有著不能夠被忽視的意義。雖然，當前我國的風力發(fā)電技術還存在一些不夠完善的地方，但是，相信從業(yè)人員能夠通過對風力發(fā)電技術的不斷研究，使我國該技術的發(fā)展更上一層樓。