风力发电技术现状及发展趋势张宁

风力发电技术现状及发展趋势张宁

张宁

（北京京能新能源有限公司宁夏分公司宁夏银川750001）

摘要：我国目前的经济发展速度飞快，同时也增加了对能源的需求量。由于风能是可再生的清洁能源中最重要的组成部分，因此对它的开发力度将日益加大。在此过程当中，风电技术的研发与进步显得尤为重要。在未来的发展中，我们将投入更多的人力和物力资源来支持风电行业的发展，加快对风电行业的基础设施建设和对技术方面的研究，优化我国的能源结构，为我国的经济发展和节能减排作出重要贡献。

关键词：风力发电技术；现状；发展趋势

1风力发电系统的类型

1.1按机组容量划分

按机组容量划分可分为小型机组、中型机组、大型机组和巨型机组。小型机组的机组容量为0.1-1kW；中型机组容量为1-1000kW；大型机组容量为1-10MW；巨型机组容量为10MW以上。

1.2按风力发电机的运行特征和控制方式划分

1.2.1恒速恒频风力发电系统

这种风力发电系统在上世纪八九十年代使用较多，该系统结构简单、控制方便、可靠性高，缺点是该系统转速不随风速大小改变，风能利用率不高，输出功率不大，发电率相对较低。

1.2.2变速恒频风力发电系统

该系统风力机转速可调节，从而适应风速变化，最大限度利用分能，提高系统发电率。该系统目前是大型风电场中的风电机的主流运行方式。

1.3风力发电的运行方式分类

1.3.1离网型风力发电系统

离网型风力发电系统以单机独立运行为主，该系统容量一般在几百至上千瓦级别，相对较小，主要用于缺点地区用户，在城乡公路供电中应用较为广泛。

1.3.2并网型风力发电系统

并网型风力发电系统与常规发电模式相同，通过与大电网互联提高风能的有效利用，具有较好的经济性，是现阶段比较流行的大型风电场风能发电方式。

1.4风力发电的输出功率调节方式分类

1.4.1定浆距失速调节型

该类型风电系统通过固定轮毂和桨叶来保持浆距角不变，该输出功率调节方式简单，主要用于恒速运行情况，该系统由于叶片较重，机组受力较大，导致发电效率相对较低。

1.4.2变浆距调节型

该类型调节方式通过在风力机上加装叶片调节装置来改变浆距角，使其能够适应风速变化。该方式能够减轻机组重量，使桨叶承受的压力减小，降低机组运行的损耗，提高系统运行效率。

1.5风力发电机风轮轴位置分类

风力发电机风轮轴按位置分为垂直轴风力发电机和水平轴风力发电机，其中，垂直轴风力发电机装机成本相对较低，机组维护检修方便，机组使用寿命长。水平轴风力发电机技术成熟，单机容量大，启动性相对较好。

2风电技术存在的主要问题分析

2.1风力资源北多南少，分布不均

我国最初设立的风力发电试点工程是在东北的吉林、辽宁以及位于西北的新疆等北方省份。以新疆省举例来说，这里的达坂城风力发电厂是我国目前来说最大的一个风能基地。新疆所处的地理位置在内陆虽看起来并无优势，但是我们却忽略了新疆的地貌地形。新疆地处我国的西北内陆，属沙漠地带，拥有广阔的戈壁滩，地势平坦无阻挡，尤其在冬季风的巨大影响下，一点点的风，都能带动风车的旋转，因此风力资源十分丰富。

而我国的南方多以丘陵山川地形为主，除东南沿海地区和部分岛屿的风力资源较为丰富之外，其他南方内陆地区只能在风力资源地区分级时排在最后。

2.2风电产业链发展不均衡

在当前风电行业的发展形势下，风电机组设施等各方面建设显得越来越重要。但当前我国的风电产业链还不够完善，主要表现在机组零部件和核心部件的发展速度不一致，导致的风电机组不能够进行整体设计。涉及到核心技术的零部件目前还需要依赖于国外的供给，无法自给自足。与此同时，在机组的物流运输、设备维护、产业咨询和系统监测等方面没有形成系统化的管理体系。这些情况的出现，都使得我国的风电行业无法顺利的发展下去。

2.3单机容量不足导致的建设费用居高不下

虽然，在我国风电技术人员多年的辛苦探索和研究下，风电机组的单机容量已经从500kW提高到了2.0MW。但是由于我国的风电行业发展迅猛，系统的理论知识以及实践经验不足，无法完成科学的精密的载荷极限方面的计算工作，致使风电机组的单机容量不足以跟上时代发展的脚步，无法满足我国目前更大的电力需求。

3问题解决的途径

3.1因地制宜，对风电设备系统管理

针对我国风力资源分布不均的特点，我们可以从技术上对风电技术的应用进行革新，从而起到提高发电效率，延长风电设备使用寿命的效果。例如，在内蒙、新疆等强风地带，通过调节风电机组功率的方式进行发电。这样既可以保证该地区的发电效率，同时能够对风电设备进行系统的管理，保护其不受损。对于不太适合风力发电的部分地区，可以使用单机发电，经过高效率的储能，将电力储备起来留到需要时再利用。这种方法操作简便且易行，且能够有效的提高风电机组的运行效率。

3.2利用国家能源政策支持加快发展

在可持续发展理念的贯彻下，国家出台了一系列支持新能源开发的政策，我们要利用好这些政策，并在其支持下对风电行业进行大力宣传，引起国家对该行业更大的重视，为可再生资源和绿色资源专门设立法律法规并进行规范，给予一定程度上的保障，助力于风电行业的进步与发展。

3.3推动风电行业进一步向产业化方向发展

风电行业作为新兴的科技产业，目前还没能达到真正的产业化。而只有实现风力发电这一行业的产业化，才能使其发展进入新时代。同时，推动风力发电技术的商业化，还能够有效的降低其运行成本，促进技术创新，提高整体效率，节约维修费用。因此，推动风电行业向产业化的方向进一步发展势在必行。

4发展趋势预期

随着全球工业的发展，温室效应也处于逐步恶化状态，这就对环境保护提出了更高的要求。各国纷纷将关注的焦点转向清洁型能源的开发和使用上。作为一种发展初具规模且技术不断成熟的能源利用方式，风力发电在发展低碳经济中占据十分重要的地位，具有广阔的市场发展前景。就目前而言，单机容量大型化发展优势比较明显，其也必将成为风力发电的一大重要趋向。具体来说，针对驱动方式的不同，风力发电技术主要分为以下两种形式：①双馈式，其主要是通过齿轮箱多级变速来对双馈异步发电机进行驱动的，这也是当前市场的一种主流产品；②直驱式，其主要是通过风轮实现对同步发电机进行直接驱动的。因在双馈式驱动方式中，变速齿轮箱位于风力机与发电机之间，极易产生较大的噪音，且机械磨损程度也比较高，而使用直驱式风力机则可以免去齿轮箱环节，不仅降低了投资成本，还减少了停机时间、传动链损失以及能量损失等，大大降低了噪音污染，提升了系统的安全性与可靠性，市场占有额日益增大。随着经济及科技的不断发展，电力电子技术及计算机控制技术的逐步成熟，使得在大型风力发电机中运用直接驱动永磁发电机的方式成为一种可能，未来，变速恒频风力发电成为一大重要趋向。

结束语

在全球能源过度消耗的生态环境下，对新能源的研究和利用已成为世界热门的话题，风力发电是新能源发电技术中最具规模开发和商业化发展前景的发电方式，我国近几年风电产业发展势头强劲，风电新增装机的容量稳居全球前茅，因此，对风力发电的技术现状和发展趋势进行研究具有重要意义。

参考文献

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