风力发电技术发展及关键问题探究

摘 要：伴随着我国社会经济发展水平的不断提升，能源与环境问题也日益严重，社会各界对能源与环境问题也越发重视起来。能源的可持续发展与社会的经济发展情况有着十分密切的联系，但是目前由于技术、经济以及重视程度等多方面的原因，我国的可再生能源发电技术与其他的先进国家相比仍然有着较大差距。本文将对可再生能源中的风力发电技术的发展以及其关键问题展开探究。

关键词：风力发电技术；绿色能源；可再生能源

引言：

影响我国风力发电技术的发展原因主要在于风电质量以及机组控制等技术问题，而此类技术问题的解决最终还是需要技术人员的不断探索与突破。除此之外，政策扶持以及产业化发展等手段对于改善风电技术机组的效率同样有着十分重要的意义。本文将从风力发电技术的关键问题出发，并且提出相应的建议。

一、风力发电技术发展情况分析

（一）发展前景

我国风能资源十分丰富。据国家气象局估算，全国风能密度为100W/m2，风能资源总储量约1.6X105MW，特别是东南沿海及附近岛屿、内蒙古和甘肅走廊、东北、西北、华北和青藏高原等部分地区，每年风速在3m/s以上的时间近4000h左右，一些地区年平均风速可达6～7m/s以上，具有很大的开发利用价值。这种丰富的风能资源是我国发展风力发电技术的巨大优势，并且我国对于电力的需求也十分旺盛，因此市场前景也十分广阔。

（二）风力发电技术研究

我国风力发电机组其技术特征主要是单机容量在不断扩大，风力发电的规模也在不断扩大，在电力生产行业中占据了一定的供给输出，并且正不断地走向更成熟和更专业的方向。值得注意的是，虽然风力发电的投资成本较大，但是在日常运营中却几乎是处于一种较低成本的运营状态[1]。目前我国风电机组最大的容量是6MW，并且正朝着10MW的方向发展前进，这对于我国风电场的建设工作有着极为重要的意义。

风力发电过程中的功率调节方式主要包括了桨距失速调节、主动失速调节、变桨距调节等。一般来说其额定风速一般是10m/s左右，但是不同的生产商和风力发电的型号的额定功率并不相同，故而其转速的控制方式也不同。

二、风力发电技术的关键问题分析

（一）风电质量分析

自然风资源虽然蕴含着十分巨大的能量，但是这种能量却十分不稳定，风速的大小还有方向都市时常处于变化之中，并且无迹可寻，人类只能通过卫星对风速风力进行预报工作，但是预报工作也有着一定的不确定性。风力风速的不稳定往往会导致其风电机组的输出功率产生一定的不稳定性[2]。通常人们会通过风轮转动的惯量来判断风电机组的输出功率是否稳定，但是这种方法可能会导致其输送到电网的电能功率有所下降。 倘若想要提高机组向电网输送的电能质量，就需要电力电子装置的接口满足以下要求。首先谐波电流需要调节到极低状态，其次发电机的输出电压要与电网的电压变化相互适应，随后则是需要满足其发电机组的转矩可控要求。我国的风电机组的单机容量大约是1.5MW～6MW左右，虽然目前国内的电机容量有着巨大的进步，但是在知识系统等方面尚且存在着一定的缺陷。并且当电网中的并入容量达到额定的容量时，就可能处出现电压不稳定的情况。一旦电网出现故障，那么将会因为安全性考虑而出现直接切出电网的措施，以保证其电功率的稳定性，以及电力输送的安全性。

（二）风电机组的无法进行整机设计

我国风力发电技术虽然在机组零件的生产方面以及有着较为成熟的技术，但是相较于发达国家，仍旧有着一定的距离。尤其是在核心部件的生产中，这方面的技术发展收效甚微，甚至需要从国外引进集电环等部件。这种技术制约就导致我国的风力发电机组无法实现全面的国产化自主生产。并且也是由于技术受限，我国明没有真正形成完成的风力发电技术产业链，发现体系也尚不完善，这既是风力发电行业发展结果所致，也在一定程度上制约了风力发电行业的进一步发展。

（三）安全性不高

我国对于风能的研究起步较晚，在并网和输送等方面一直存在着较为严重的问题。目前我国风力发电操作过程中出现的故障多发生在风电机组的安装阶段。这主要是由于技术人员的专业水平有限，并且管理工作松散，进而才会出现脱网等情况。

三、针对关键问题提出的建议分析

（一）风电质量

在应对风电机组的电功率不稳定情况时，可以选择超导储能技术，使得风力发电机组的输出电压和频率能够处于一种相对较为稳定的状态。SMES就是超导储能技术，这种新技术不仅仅有着较长的使用寿命，还有着极高的储能密度，并且是无污染的新型产品[3]。能够十分有效地解决风电的质量问题。

（二）控制技术

对于风力发电系统的不稳定性，我国目前采取的解决方式主要是通过系统模型进行控制，这种控制虽然有着一定的局限性，但是却能够实现较大范围内的控制，并且能够及时修正功率系数。值得注意的是，这种方式对于参考模型的要求较高，一旦选择使用这一方式，就需要花费一定的时间，历经相当繁琐的一个过程才能够最终获得较为精准的参考模型，这个过程在操作时需要多加小心。

四、结束语

综上所述，我国的风力发电技术虽然起步相对较晚，但是得益于政府对这项技术的越发重视，故而当前我国的风力发电技术正处在飞速发展之中。并且由于我国对于电力的极大需求，为风力发电提供了极为辽阔的市场。当前我国的风力发电技术也在逐渐朝着产业化和商业化的方向不断发展，这种情况在一定程度上来说能够为我国风力发电事业提供极好的发展机遇，实现风电技术的更好发展。

参考文献：

[1] 张志春. 双馈风力发电机组运行可靠性建模及若干相关问题研究[D].2017.

[2] 赵君. 国外分散式风力发电关键技术研究及对我国的启示[J]. 东北电力技术， 2017（8）：11-15.

[3] 李垚， 朱才朝， 陶友传， et al. 风电机组可靠性研究现状与发展趋势[J]. 中国机械工程， 2017， 28（9）：1125-1133.

[4] 刘兆飞. 对风力发电电气控制技术发展的探讨[J]. 中国化工贸易， 2017， 9（15）.

作者简介：尹攀（1984—），男，汉，湖南邵东人，中水电新能源株洲风力发电有限责任公司，计划合同部主任。