风力发电的创新必要性、发展条件及前景探析

刘增智

【摘要】本文从风力发电的现状入手，论述了风力发电创新的必要性，在此基础上，分析了我国风力发电能够大规模发展的基础与条件，并从现行国家政策、能源需求等角度，展望了我国风力发电事业广阔的发展前景。

【关键词】风力发电  清洁能源  风电消纳

引言：风力发电是利用风能来带动发电机械从而将风能转化为电能的一项发电技术。在资源严重短缺、能源缺口巨大的今天，风能作为一种无污染和可再生的新能源，受到世界各国的青睐与重视。

一、风力发电创新的必要性

我国对新能源的研究正随着技术的日新月异而跨步向前，在各新能源领域均有突破性发展，风力发电作为新能源领域的一员，始终占据着重要地位。但是，在风力能源的实际应用中，还存在着一些问题。

（一）电网建设及设备维护

风力发电在很大程度上受到自然环境的影响和限制，风能属于一种低密度能源，具有不确定性和随机性，风力发电站一般建设在远离居民聚居区的空旷地带，这些区域风速强、密度大、发电效益高，但是另一方面，这些地区的发电设备维护与电网建设是风力发电的薄弱环节。

（二）解决设备资源空耗问题

受风速、风向、风的间歇性等因素限制，风能转化的可靠性一直有待提升。但是风力发电的技术与设备投入成本较高，而风力发电设备无法保证连续发电、满额发电，设备与资源空耗的情况时有发生，这使得一些经济实力相对薄弱的地区无法大力推广风力发电技术，这一点也是今后风力发电创新的着力点。

（三）创新风力发电技术

与世界发达国家相比，中国在风力发电的制造和控制技术仍然存在较大差距。目前，国内常见的发电机型有定桨距风机和兆瓦级直驱永磁同步风力发电机，变桨距机型、数字化风电技术、风机单机容量等方面还有待进一步的研究与创新。

（四）创新风能观测与评估

在风能资源的调研与评估方面，中国的风电技术还有很大的提升空间。但我国的风能资源评估技术却远不及德国、丹麦及美国等发达国家。中国大陆在风力资源可利用区域共设有400座测风塔，高度集中在70米到120米，风能资源观测网络的建立仍处于初步阶段。并且我国的气候类型多样，从南到北跨越5大气候带，且地形复杂，灾害性天气多，这些加大了我国风能资源的观测评估与开发难度。

（五）应对电压闪变等问题

在风能的开发利用中，其随机性与间歇性的特性对电力输送的稳定性形成了挑战，让风电场及接纳风电变电站的电压经常在有功功率与无功功率之间来回转化，造成电网电压闪变，甚至导致电压崩溃，严重影响风力发电的质量。风力发电技术、设备、评估等方面的创新对提升风能资源的利用率具有重要的现实意义。

二、风力发电的发展条件

我国地域辽阔，风能资源储备量大，分布较广。据专家统计，全国有三分之二的地区为多风地带。风能资源丰富的区域主要有东北、内蒙古、华北北部、云贵高原、东南沿海、新疆北部等，单就10米高度层我国风能实际可开发量就有2.53亿千瓦，50米高度层的风能储量为73亿千瓦，80米层的储量为91亿千瓦，因此，我国具备大规模发展风力发电产业的资源基础。

风能作为一种清洁能源，日益受到国家的重视，不排放任何有害气体与废弃物，能够在保障生态环境的情况下实现能源的有效利用，这是风电最突出的优势。我国的风电产业发展较快，离不开政府对风电产业的大力支持。2005年起，国家相继出台了多部针对可再生能源领域的法律法规与管理办法，并制定了“可再生能源中长期规划”，对风力发电产业的实际容量提出了发展目标。国家为扶持风力发电产业的发展，制定多方政策，支持风电设备国产化，实施“以市场换技术”的策略，不断提升风电设备制造与技术的水平。政府还对风力发电产业实行补贴政策，据统计，仅2006年，可再生能源电价附加补贴的金额就有2.6亿元，到2019年，这一数字已经飙升到866亿元。

在风能资源的评估与测量方面，国家引进了加拿大、丹麦、美国等风能数值模拟评估的先进经验，并在此基础上研究发展适应中国地理环境、气候特征的分析技术，研发了规范的风能资源计算评估系统，并建立了以地域信息系统与数字化技术为支撑的风能资源数据库共享系统，实现数据的实时采集、实时传送、统计分析、发布存储等全功能处理流程，为风电产业的发展提供可靠、完备的基础性数据与评估参数。

三、风力发电的发展前景

随着可再生资源电力的广泛应用，开发风电能源成为一种必然趋势。为促进能源转型，国家制定了2020年非化石能源占一次能源消费15%，2030年占20%的目标。根据风力發电发展的“十三五”规划，到2020年，我国风电并网装机容量应当达到2.1亿千瓦以上，发电总量达到全国总发电量的6%，未来风电产业发展的空间巨大。

随着石油、煤炭等化石能源的日益枯竭，人们的环境保护意识日渐提升，寻找清洁能源以替代传统能源显得愈加迫切。风能作为可再生能源拥有广阔的应用前景，风力发电技术也越来越受到人们的关注。在国家的大力支持下，风力发电的技术不断发展，价格不断降低，据权威机构预测，到2024年，风力发电的成本有望下降15%，风力发电将逐步由补充型能源向替代型能源过度。

极端气候与污染排放对环境造成严重威胁，可再生能源的需求量不断增加，据研究统计，全球可再生资源的需求量将增长50%，而中国在未来的可再生资源利用方面将处于领先地位，国际能源署预测，5年之内，中国的清洁能源产量将超过欧盟。

新时期我国宏观经济状况一直稳定发展，工业需求向好，电子智能产业发展迅速，人们生活水平提高，全社会用电量变大，这为风力发电产业的跨越式发展提供了需求基础。近年来，由于风电前期安装速度快，电网消纳能力不足、风力发电不稳定等原因，一度出现了弃风限电的现象，华北、东北、西北是弃风限电的重灾区，国家能源部门对这一现象十分重视，采取了多种措施，到2018年现象有所改善。2019年，国家发展改革委和国家能源局联合发布了《关于建立健全可再生资源电力消纳保障机制的通知》，为风力发电的消纳提供了解决方案，风电装机的积极性也大大提高，风电年利用量大幅增加，风电企业经济效益提升，形成了风电产业的良性循环，为风电产业的可持续发展提供了有利条件。

参考文献：

[1]李东林.风力发电数字化发展与技术创新[J].风能，2019（01）：82-87.