关于新能源风力发电的发展探讨

赵嘉伟 赵正杰 李先龙

摘 要：新能源的开发与利用问题逐渐成为全球共同关注的话题，而风力发电作为一种清洁、可再生的新能源，它的使用和发展对我国经济发展、社会进步产生重要影响。文章简要介绍风力发电的相关概念，风力发电机的常见故障，并对于风力发电发展过程中存在的问题，提出行之有效的改善策略，以期促进我国风能资源的开发利用，促进其健康发展。

关键词：风力发电；发电机；发展

中图分类号：TM614 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）05-0161-02

风能既是一种清洁能源，又是一种可再生资源，因此风力发电受到社会各界的关注。风力发电因其自身的优点逐渐受到广泛应用，与此同时对我国的社会经济发展产生重要影响。但是风力发电的应用和发展过程中存在着一些问题，对其产生不利影响。因此必须提出行之有效的改善策略，才能促进我国风力发电事业稳健发展。

1 有关风力发电的相关概念

1.1 风力发电的特点

风力发电是指将风能转化为电能。风能发电是利用风力发电机及相关系统，将风的动能转化成机械能，在进一步转换成电能的过程。风力发电作为一种新能源，因为不需要使用任何燃料，所以不会有辐射和空气污染問题的产生。同时风力发电厂的建设周期短于其他类型发电厂的建设周期，装机规模灵活，并且维护成本较低。

1.2 风力发电系统的常见类型

风力发电机组的常见类型主要有定桨矩失速型风力发电机组和变速变桨矩恒频风力发电机组两种，但从发电机种类又分为异步型电机和同步型电机两种。定桨矩失速型风力机组因为使用异步型发电机，使其构造相对简单，造价及维护成本低，而应用广泛，但是该类型机组存在故障率较高的问题。而变速变桨矩恒频发电机组具有较好的稳定性，在低成本、易控制的同时还具有较好的转化效率，但是其变速变桨、恒频系统因为构造较复杂，所以维护成本较高。目前同步发电在风力发电机组中已经有很好的应用，以金风科技生产的1.5MW直驱永磁风力发电机组为这一类型的代表机型，因其机组稳定性好，发电可利用率高，机组维护简单，具有较大的发展潜能，其升级换代产品还处于不断开发中。

2 风力发电机的常见故障及分析

风力发电机作为风力发电系统的核心，直接影响着风力发电厂的运行，但同时风力发电机也容易受各种因素影响产生故障。针对不同的风力发电机故障要做到及时发现、及时维修，并要最好定期维护检修工作，才能保证风力发电机组的正常运行。常见的风力发电机故障有如下几种类型。

2.1 叶片故障

叶片是风力发电机中运作最频繁的部分，同时也更容易出现故障。常见的叶片故障有叶片断裂，叶片传动系统的机械故障。变桨系统在工作发电时要不停的对叶片进行控制。在实际过程中，风力发电厂所处环境相对较差，风力发电机工作时存在因为无法对准风向、或是风速不均匀变化等问题造成的轮毂偏斜、振动或叶片弯曲等现象，在此过程中叶片内各种部件会频繁受不均匀的机械力、风力、重力等因素影响，因此要做好叶片定期维护检修工作，以保障叶片的正常运行寿命。

2.2 变流器故障

风力发电厂建设环境都在自然环境较为恶劣的地区，因此风力发电机组的变流器会受到恶劣环境影响，例如高温、潮湿、灰尘等问题，从而影响变流器的正常运行，造成变流器故障。变流器故障通常为电力元器件故障。在变流器工作时，这些元器件运行在高电压、高温度或是运行功率频繁变化的环境。造成变流器元器件故障的原因是多是因为环境因素、设备本身质量、接触不良或是负荷电流过高等问题引起。

2.3 发电机故障

发电机是风力发电机组将风能转换成电能的关键。发电机因处于长期运作过程中，所以容易受到变工况或是环境的影响，造成设备故障。发电机故障包括发电机自身过热、轴承过热、振动过大及绝缘体损坏等不同故障。发电机不同故障的成因也不同，例如针对振动过大问题，可能是设计制造环境存在问题，也可能是运行存在问题，同时也不排除在检修中存在问题。因此要根据不同的故障类型、故障成因，进行具体分析，及时维修，做好定期维护工作。

2.4 变桨系统故障

变桨系统可以根据变速、变桨等不同要求，调节叶片角度，控制风机的输出功率，实现桨距角的调节工作。变桨系统故障通常有电机温度故障、变桨柜电容温度故障、电容电压故障、传感器故障、开关故障等多种故障。因此要根据不同的故障，做好检修工作。例如针对电机过温的问题，要逐步检查软件版本是否需要更新、变桨变频器与电缆连接是否产生虚连、电机温度传感器的阻值和电缆连接状态，通过及时排查和维修，正确处理变桨系统故障。

2.5 偏航系统故障

风力发电机的偏航系统通常因为负载过重或是轴承出现损坏等问题产生偏航系统故障。相关偏航设备的固定螺栓等级问题、齿轮质量问题、热处理问题，连接问题等都是造成偏航系统故障的因素之一。其次，偏航设备的相关部件存在更换难度较大的问题，其主要是因为更换部件自身较重，且更换空间较小，因此需要相关工作人员提高认识，加强检修，不可忽视偏航系统的维护工作，才能提高风力发电机的工作质量，促进风力发电事业的发展[1]。

3 关于新能源风力发电发展存在的问题

3.1 缺乏研发力度

风力发电发展的基础应立足于技术和设备的完善上。但是，我国目前的风力发电技术和设备缺乏研发力度，相关投入不足。我国缺少专业的国家研发机构和完善的相关测试平台，也不具备完善的标准和体系。同时，我国也缺少相应的先进零部件、设备制造能力和技术。现阶段，我国多是购买国外的先进设备，然后进行组装或加工。因此，国外的相关技术更加先进，我国缺乏核心技术的掌控，也因此缺乏竞争力。此外，我国还缺少专业的技术型人才，人才的缺失导致我国无法将先进技术吸收转化为自身的技术，难以促进我国风力发电的发展[2]。

3.2 缺乏完善的相关管理制度

现阶段，我国风力发电缺乏相对完善的管理制度，在技术标准、相关设计和生产制造上缺乏规范化的标准。我国在风力发电厂的选址上也缺少更深入的了解和研究。大型风力发电厂的选址要综合考虑并网技术、电网系统构造等多方面影响因素。同时，缺乏相对完整的认证评价体系和运行检测标准，在发电机组的检测上也同样缺乏具有针对性检测。目前，我国多数风力发电机制造商缺乏相关认证和检查，这种状况极有可能影响发电机的使用寿命，对风电场造成不利影响。

3.3 开发秩序缺乏规范

现阶段，我国相关政府部门、开发商及供电企业都积极的参与到风力发电的建设和规划工作中，但是其中缺乏统一规划。不同的版本之间存在差异，风力发电的装机规模和开发工作上有明显差异，彼此之间难以协调，开发秩序缺乏规范。电网企业和投资商之间缺乏对电网规划的及时料及，容易造成脱节问题，从而影响风电开发工程的顺利进行。

4 推动风力发电发展的有效措施

4.1 加大研发力度，完善體系

为推动我国风力发电发展，首先要加大研发力度，培养专业型人才。专业的人才是发展和完善风力发电体系的基础。其次，相关企业要对现有资源进行合理的分配和整合，形成科学的资源评价标准，并不断在此基础上进行完善，逐渐加大相关科研机构的资金投入，提高风力发电的设计水准。从根本上提高风力发电的技术水平，才能促进风力发电事业发展。风力发电的发展还要与相关设备的研发相结合，形成科学、规范化的风力发电厂。

4.2 相关政策扶持

首先，我国风力发电受技术及相关因素影响，所以存在成本相对较高的问题。其次，我国风力资源丰富地区多为西部欠发达地区，一方面存在电力输送成本高的问题，另一方面相关地区还需要投入较高的电力设施建设成本、运营投资和维护费用，因此在缺乏扶持力度条件下，不利于当地大量发展风力发电。目前，我国已经明确颁布了《可在再生资源的发电价格和费用分摊管理试行方法》。这条法律规定的实行可以促进风力发电开发，有利于节约风力发电成本，但实际上处于颁布阶段，还没有正式的实行。其次，在投入风力发电的企业逐渐增多的情况下，要引导相关企业发展，使风力发电企业成为系统、完整的产业群体。企业间要逐渐形成良性竞争模式，互相促进，从而形成一个逐渐发展向上的产业群体，才能推动风力发电事业的前进，促进我国政治经济发展[3]。

4.3 推动跨区外送

风能的开发、利用与规模受多方面因素影响。风力发电具有随机波动的特点，因此相关系统中的电源要在能满足负荷的同时做到根据风力发电的变化进行调节。大规模风电消纳可以促进系统的便利性。随着风力发电的开发规模逐渐扩大，本地的消纳能力逐渐难以满足开发需求，因此需要不断借助电网的资源优化配置功能。相关风电厂可以通过跨区、跨省电网互联的方式，在区域电网内、外开发风力发电消纳平台。我国的风力资源分布相对集中，因此我国的风力发电开发规模也相对来说呈现大规模、集中式的状况。所以在基地的建设上就要做好风电外送的基础。现阶段，随着我国电力资源的开发规模逐渐扩大，各种电力能源的调节功能逐渐增强，因此适应风电变化的能力也与之增强。我国应在风电逐渐满足当地需求的基础上，推动富余风电的跨区外送，才能促进风力发电企业的经济效益增长[4]。

4.4 改善风电波动性问题

风电的调峰是指在电网调度中利用其它电源的过程。电网中所能容纳的风电容量受到电网的规模、布局以及电源结构、负荷等因素影响。同时，风力发电具有一定的随机性和波动性，且波动范围较大。多方面因素导致电力系统在调度运行过程中存在较大压力。随着社会经济发展以及人们生产生活方式的逐渐变化，我国的用电方式与用电结构也相应产生变化。我国每年的用电峰谷差都有较大差别，且呈现逐年加大的趋势。在系统负荷呈现最大状态时，风电的输出功率可能呈现为零的状态；而系统负荷最小时，又有可能是风电输出满功率。因此相关风力发电厂应该配备一定具有较佳调峰功能的机组，这种才能有效缓解电力系统调峰问题，促进风力发电的合理运用，推动我国风力发电事业的合理发展。

5 结语

综上所述，风能的开发利用是我国能源开发的朝阳产业，风力发电的应用和发展对我国经济发展产生重要影响。因此尽管目前我国风力发电上尚存在一些不足之处，但通过政策扶持、制度完善等科学合理的措施，必然可以促进风力发电长期健康可持续发展。

参考文献

[1] 袁雅琳.风力发电技术与功率控制策略[J].电子技术与软件工程，2018（21）：208.

[2] 柴向春，奎明玮.基于风力发电技术发展现状以及行业发展分析[J].中国新通信，2018，20（21）：227.

[3] 李林致.刍议风力发电的发展现状及趋势[J].中国新通信，2018，20（19）：203-204.

[4] 刘尚霖，王铭萱，程世业.风力发电现状与发展趋势综合探究[J].中国新通信，2018，20（12）：228.