风机发电现状与发展趋势

白方媛

内蒙古中广核风力发电有限公司

风机发电现状与发展趋势

白方媛

内蒙古中广核风力发电有限公司

近年来，随着风力发电技术的不断发展，能源企业对风力发电技术的研究力度和应用投入也不断加强。但是，在实际发展过程中，通过对风力发电技术的各项调研中不难看出，风力发电尚存在机组特性与风资源、风功率预测的匹配有待于进一步提升，以及如何在边远山区开发风资源并解决运输困难等方面问题，对风力发电技术的推广和发展产生了一定的阻碍作用。为此，笔者站在大量实践经验的基础上，对风力发电技术进行了较为广泛的研究，并从以下几个方面内容展开分析。

风机发电；现状；发展趋势

随着全球经济的快速增长，人类对于能源的需求也在不断的增加。人类的生存离不开能源的开发，充足的能源是经济发展的必要条件。科技的飞速发展导致以煤炭﹑石油﹑天然气为主的常规能源过度的消耗，能源短缺和环境污染成为限制各国发展的主要问题，只有大力开发新能源，才能实现可持续发展。新能源的开发与利用不仅能够作为常规能源的补充，而且也可以有效的降低环境的污染。

1 风力发电现状

近年来，全球风力发电行业正进入迅速发展扩张阶段，保持每年 20%的增速，到 2015 年该行业总价值将达到目前平均水平的 5 倍以上。风力发电行业在技术上的成熟度和在经济上的可行性，再加上各国政府不断出台可再生能源的鼓励政策，使得风力发电行业的现状与发展前景相当可观。我国现有的风电场大部分位于我国西北﹑华北和东北等地区的草原和戈壁。虽然风能资源十分丰富，但这些地区距离负荷中心较远，电网结构也比较薄弱，制约了风能资源的开发和利用。并且随着风电场规模在短期内不断扩大，这一挑战愈发严峻。同时，风电产业的规划严重滞后于发展，主要集中在基础配套设施建设滞后﹑缺乏足够的资源评价基础和科学预见性﹑国家与地方规划缺乏相互衔接等。因此，局部地区出现了严重的弃风限电的现象。从自然禀赋的角度看，在这些风电资源比较丰富的三北边远地区进行基础设施建设的难度比较大，并且单纯从能源输送的角度来看，投入产出比并不高。应该从高耗能产业转移的角度对基础设施的建设规模和力度重新评价。此外，电网建设不可能无限制地膨胀，风力发电的输送也不能简单依赖电网的无休止建设。风力发电未来发展的出路主要在于技术创新，如风电制氢﹑储能技术﹑智能微网和能源互联网等，这些举措都给风电的输送和消纳提供了新的解决方案。

2 我国风电发展进程及存在的问题

目前，通过引进或自主研发﹑建设高水平实验室和测试平台等措施，形成了比较完整的自主研发体系。金风科技开发了永磁直驱技术，开创了齿轮箱之外的又一风电技术路径； 联合动力针对各类风资源，研发了大容量﹑低风速﹑高海拔﹑防风沙﹑潮间带﹑直驱永磁和海基风机等多系列风机产品。华锐风电已经开发出了我国自主研发﹑拥有完全自主知识产权﹑全球技术领先的电网友好型国内首台 6 MW 海上风电机组，使我国成为继德国之后第二个能自主生产单机容量为 6 MW 风电机组的国家。但是，我国对大型风力发电关键技术的研究还十分薄弱，风电机组的大型化﹑变桨距控制﹑无齿轮箱风机直驱发电﹑变速恒频运行等先进技术还未根本解决，大型风电机组几乎全部为进口产品； 在风电设备制造方面，国产机组设备质量虽逐年提高，但质量问题仍然存在。采用国产机组的风电场，机组可利用率仍低于采用国际先进品牌的机组。根据龙源公司的估算，整体上要低 6%左右，近五年投入运行的一些国产机组也出现过轮毂裂纹﹑主轴问题﹑齿轮箱﹑电机故障等较大的质量和技术问题； 在风电机组的整机设计经验和设计软件方面，特别是依据我国风况条件的自主设计﹑研发的兆瓦级新型机组的能力不足，尚未开发出适宜我国资源条件的风电机组设计软件系统。

3 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。

总而言之，风力发电作为我国能源电力发展的新兴产业，为实现能源电力行业的可持续发展及环境保护发挥着十分重要的作用。近年来，随着风力发电技术的不断发展，我国风力发电规模也在不断扩大，其在应用过程中不可避免地会产生一系列技术问题，这与相关技术人员的专业水平﹑能源政策的建立及完善﹑社会经济的发展有着密切的关系。所以，为进一步提升我国风力发电技术水平，还需要采取合理措施进一步提升技术人员专业技能﹑积极引进西方发达国家先进理念和技术，加大自主创新力度，为此为我国风力发电的健康﹑可持续发展打下良好基础。

[1] 张宇，张华，欧海庆.SRTM数据在山地风电场风资源评估中的应用[J].中国电力，2015(03)：45～46.

[2] 韦威.清洁发展机制促进新能源的发展[J].电力与能源，2011，1(1)：7－9.

[3] 范红梅.世界风力发电产业现状研究与思考[J].中国军转民，2016(1)：62-66.

[4] 崔扬，江姗，刘青山.东北地区风电跨区消纳及其经济性分析[J].东北电力大学学报，2013，33(1/2)，90－94.