风力发电技术现状与挑战

风力发电技术现状与挑战

杨勇

中广核新能源新疆分公司

摘要：目前，风力发电技术作为可再生能源领域的重要组成部分，近年来取得了显著的发展成就，但同时也面临着一些挑战。以下是对当前风力发电技术的现状与挑战的详细分析

关键词：风力发电；技术现状；挑战

引言

风电作为一种清洁、可再生能源，在全球能源结构中占据着越来越重要的地位。随着技术的发展和环保意识的提高，风电项目的建设日益增多。然而，风电项目的施工是一个复杂且具有挑战性的过程，其质量直接影响到风电场的运行效率和安全性。

1风力发电技术应用优势

1.1风力发电技术应用经济优势

风力发电技术推广之后，电价迅速下降，某些地区电价与成本价基本持平，这是风力发电技术经济效益初见成效最显著的特点，这也导致风力发电技术成为各地实现绿色发展目标的主要选择。但需要注意，风力发电技术的经济优势形成并非一蹴而就，而是依靠持续改进风电装机才得以实现。风力发电能力每增加一倍，成本下降约15%。近年来，风电装机改进持续进行，内部空间容量不断增加，为风力发电技术实践与成本下降提供了强大动力，提升技术经济竞争力。

1.2风力发电技术应用工程建设优势

相比于其他电力工程，风力发电工程建设耗时较短，可以周、月等时间单位进行规划组织并在短期内竣工，实现电力输送，满足用户用电需求。风力发电技术的推广普及，有利于为偏远地区供电，统筹资源分配，加快电力输送速度。

1.3风电发电技术应用综合优势

风能具有清洁属性且属于可再生资源，因此应用过程中不会对生态环境造成严重的破坏。随着工程建设模式持续优化创新，生产成本会不断降低，某些地区风力发电应用成本甚至低于发电机运行成本。另外，风力发电技术应用设施并不是立体设施，这对生态环境保护十分有利，大范围应用风能资源可以减少因发电生成的二氧化碳，避免大气质量持续下降。综上所述，风力发电优势繁多，应用成效显著。

2风力发电技术现状与挑战

2.1技术进步与创新

机组大型化：随着技术的发展，风电机组的单机容量不断增大，陆上风电已迈入10MW级别，甚至开始研制15~16MW级的风电机组。海上风电更是出现了18MW乃至更大容量的机组，这大大提高了风电项目的发电效率和经济效益。技术创新：构网型机组和漂浮式技术的研发持续推进，为风电发展打开了新的空间。这些新技术不仅提高了风电系统的稳定性和可靠性，还使得风电能够在更广泛的地理环境和气候条件下运行。关键零部件国产化：在风电整机快速发展的同时，关键零部件如齿轮箱、轴承等也逐步实现了国产化，降低了对进口产品的依赖度。

2.2市场规模与应用

全球装机容量增长：在全球经济发展速度减缓的背景下，风电装机的年增长率仍在高位运行，显示出风电产业的强劲生命力。政策支持与市场机制：各国政府纷纷出台政策支持风电产业的发展，包括税收优惠、补贴政策以及可再生能源配额制度等。这些政策措施为风电产业提供了良好的发展环境。

2.3产业链完善

风电产业链涵盖了从原材料供应、零部件制造到整机组装、运维服务等多个环节。目前，我国已经形成了较为完整的风电产业链体系，具备了较强的国际竞争力。

3风力发电技术应用要点

3.1下一代风力发电技术

下一代风力发电技术的发展方向包括智能化、大型化、柔性化和海上化等4个重要趋势。可进一步提高风力发电的效率、可靠性和经济性。（1）智能化技术将在下一代风力发电中发挥重要作用。智能转子是其中的一个关键方向，它利用传感器和数据分析技术实现对风机叶片的实时监测和控制，从而提高风力发电机组的运行效率和可靠性。智能转子能够实时感知风场条件，并通过调整叶片角度和转子转速等参数来最大化发电效率，同时减少机组的损耗和维护成本。（2）传统的钢制塔架存在重量大、制造成本高等问题，而柔性塔架采用轻质、高强度的材料，并结合优化设计和结构控制技术，实现塔架的轻量化和抗风性能的提升。柔性塔架能够更好地适应复杂的风场环境，同时减少材料消耗和制造成本，提高风力发电的经济性。（3）3D打印技术的应用也将推动风力发电设备的制造和设计革新。通过3D打印技术，可实现风机叶片和塔架的定制化设计和快速制造，减少材料浪费和制造周期，同时提高部件的性能和精度。这将为风力发电产业带来更加灵活和高效的生产方式，促进其进一步发展。（4）海上风力资源丰富，同时海上风电场可避免地面限制和环境影响，具有更大的发展潜力和空间。下一代海上风力发电技术将包括更大容量的风力发电机组、更稳定的结构设计及更智能化的运维管理，从而实现海上风力发电的规模化和商业化运营。

3.2无功补偿和谐波消除技术

无功补偿和谐波消除技术在电力输送中发挥了非常重要的作用，根据实际情况科学运用无功补偿和谐波消除技术可以推动风力发电系统发展，提高系统运行稳定性。无功补偿技术主要利用感性元件控制风力发电系统运行能耗。感性元件能够捕获风力发电系统运行时电压发生的变化，一旦电压升高，元件结构将受到影响，这时可以运用无功补偿技术控制电压对系统的影响。另外，风机运行时，电力输送期间生成的谐波会降低能量质量，对此，必须结合实际情况消除谐波。例如，结合变流感应装置与电力设备，清除与相位对应的谐波；或对风力发电系统的电容器组进行优化，根据系统运行调整无功功率，从而实现抑制谐波的目标。

3.3并网与集成技术

随着可再生能源的快速发展和普及，包括风力发电和太阳能在内的分布式能源逐渐成为能源系统的重要组成部分。在此背景下，数字电网技术的发展成为实现可再生能源大规模并网和高效利用的关键。数字电网是一种基于先进通信、控制和信息技术的智能电网系统，它能够实现能源的高效调度、安全运行和灵活管理，为能源系统的可持续发展提供新的可能性。数字电网技术可实现可再生能源的大规模并网和高效利用。传统电网面临的一个挑战是可再生能源的间歇性和波动性，这会导致电网的不稳定性和供需之间的不平衡。而数字电网技术通过实时监测和控制能源系统的运行状态，可实现对可再生能源发电的精确调度和优化配置，最大程度地提高可再生能源的利用率，同时保障电网的稳定运行。数字电网技术还可实现能源系统的智能化和虚拟化管理。虚拟电厂是数字电网技术的重要应用之一，它通过整合分布式能源资源、储能设备和灵活负荷等多种能源资源，形成一个统一的虚拟化发电和调度平台，实现对能源系统的集中化管理和优化运行。借助虚拟电厂技术，能源系统可以更加灵活地响应市场需求和电力调度，实现能源的高效利用和经济运行。

结语

综上所述，风力发电技术在取得显著进步的同时仍面临诸多挑战。未来需要继续加强技术研发和创新力度，降低生产成本和提高发电效率；同时还需要完善政策支持和市场机制以促进风电产业的可持续发展。

参考文献

[1]李勇,任启锋,姚龙.浅析海上风电项目施工船舶安全管理措施[J].山东工业技术,2019(12):106.

[2]高睿.浅析风电项目施工中质量通病的预防与处理[J].中国设备工程,2022(17):229-231.

[3]于海滨.浅析风电EPC项目施工质量通病及防治管理[J].中国新技术新产品,2020(23):123-125.

[4] 于海滨 . 浅析风电 EPC 项目施工质量通病及防治管理 [J]. 中国新技术新产品 ,2020(23):123-125.