关于风力发电技术关键问题的研究

高海涛

摘要：为进一步响应国家能源可持续发展的号召，提倡低碳节能，大力发展风电资源是我国可持续发展道路上的重点之一。众所周知，常规能源属于不可再生资源，生成周期漫长。风能的开发与利用成为我国能源可持续发展的重要选择之一，基于此，下文对我国有关风力发电技术遇到的关键问题进行了探讨，以供参考。

关键词：风力发电;发电技术;关键问题;研究

引言

近年来，风电、水电、清洁能源等词汇已经成为我国能源建设的热点话题。为保证生态环境的可持续发展，促进国家生态文明建设，清洁能源的开发使用十分重要。虽然我国风电行业已得到快速的发展，但仍然存在着一定的问题，影响着风电行业的发展，如何有效的解决问题，保证风力发电行业未来的发展已经成为了现阶段最主要的问题。

1风力发电关键技术研究现状

由于受到风资源分布不平衡的影响，我国西北部地区的电网结构较为薄弱。风力发电受到风资源的影响，具有随机性和不确定性的特点，且不具备介入大量风电的硬性条件，局部风电穿透率过大，会对电力系统造成严重影响。现阶段从系统持续安全运行的角度考虑，对风电机组的运行性能提出了较高水平的要求，即能够在电网出现一定故障状态下，依据互联网背景，能够持续运行，保证电网运行达到最优状态。虽然我国的并网风电技术起步较晚，但在我国政府的政策支持下得以快速发展。我国现已成为全球风电大国，但在风电技术某些方面仍存在不足，且风电系统容量在电网中所在比重相对较小，影响效果还不明显，再加上风电并网系统建立还未完善。这些均表明，我国风电技术发展还有很长的路要走。

2我国风力发电技术发展所面临的障碍

2.1低电压穿越（LVRT）

风能是一种随机性较强的清潔能源，不能对其进行随意调控，而大规模的风电介入会给电网造成许多不利影响。低电压穿越（LowVoltageRideThrough，LVRT）能够在电网发生故障时，应用相关电子技术保证电网的安全运行。目前，国内并网风电机组的主力机型包括永磁直驱型风电机组和双馈异步型风电机组，早期在运的感应式异步风电机组也在改造变流系统后实现了变速恒频，功率因数大大提高。现今风电场在运风电机组均能够实现在电网故障时的低电压穿越功能，有效保证电网的安全运行。但面对电网中存在的各种故障，现有的解决方案并不能完美满足低电压穿越的条件，而且在零点压和高电压情况下的穿越问题还未得到很好的解决。

2.2风资源的分布不均匀

我国风能资源丰富，但分布很不均匀，主要集中在西北、华北、东北、东南沿海地区。风电的集中开发仍是主流，在集中远距离输电方面要求高，对电网的坚强和智能化程度提出更高要求，而且一些功耗高的地区没有相应的电力供应。部分地区由于现有资源的优点而对风电不够重视，即使拥有风能资源，也忽略了未得到充分开发和利用的环境资源保护帐，长期教育和部署清洁能源在这些地区应更多地使用。

2.3风电功率预测

鉴于风能的波动性和随机性，要能够有效保障电力系统的稳定运行，进行风能预测就显得十分重要。现有的风能预测方法：（1）时间序列法，根据历史风能数据对短期风能进行评估和预测;（2）人工神经网络方法，对非线性较强的模型产生的预测效果十分显著，具有自学习、自适应特性;（3）基于数值天气预报对中长期风能预测的一种有效方法。为更好地促进风机的稳定运转，根据不同预测方法进行风能预测具有重要意义。

3解决我国目前所面临问题的举措

3.1严格明确风力发电的主要发展目标

随着我国人民群众对于美好生活环境的追求不断上升，以及我国科技水平的不断进步，发展风电并保证风电发展效果良好，首先必须明确风电的发展方向，并制定一系列的相关辅助政策，以扶持风电相关企业的发展。由于风电能够取得的短期收益并不明显，所以一些相关的风电企业与工厂收益较小，我国相关的政府部门可出台相关政策，以扶持风电行业的发展。当风电行业与其他行业产生冲突时，也可以进行有效的协调以保证风电行业的发展。

3.2加大对风力发电的自主研发力度

在高质量地开发风电技术的同时，还需注意风电产业结构的布局和完整。加强西部产业和项目的研究开发和管理力，形成我国自主独立的风电产业结构，不依赖进口技术和设备。发电企业要有秩序地管理，风能产业也要有自己的运营标准和规则，不断改善我国风能产业结构。技术方面，鼓励自主研发，吸引国内外优秀人才，同时加强科研团队的培养，构建完善的人才培养机制，培养创新人才，加强对技术研发的投资，促进科学创新。

3.3研究发展海上风力发电相关设备

作为大容量风电机组研发中非常重要的目标之一，海上风力发电目前是世界上各国都在研究和发展的重要课题，目前我国单机容量为5MW、6MW的风电机组已经进入商业化运营。美国已经研制成功7MW风电机组，并正在研发10MW机组。英国10MW机组也正在设计进行中，挪威正在研制14MW的机组，欧盟则正在考虑研制20MW的风电机组。能否不断提升海上风力发电的建设规模以及发电能力，成为各国研究的核心目标。作为一个海上风电资源非常丰富的国家，我国的海上风电有效利用可以大幅提升我国风电产业的整体发展，同时为我国的电力能源行业发展和生态文明建设做出巨大贡献。

3.4优化风电工程建设布局结构

为了进一步有效推进我国风电网建设与发展，根据我国不同地区的实际情况，在风电并网技术推行以及风电网建设过程中推行“闭环结构开环运行”的方式，通过此种运行方式可以有效保证电网运行的稳定性。其根本原因在于电网网络建设过程中主要表现为环形状态，一旦发生输配电线路及设备故障，电网络就会转变为辐射形态。因此，如果是线路出现故障，需要及时联系有关工作人员合理运用开关，将电能通过其他线路进行传输，保证电力系统的正常运行，保证电力不中断，最大限度地避免电能损耗，保证电力设备与发电机组的安全、稳定和高效运行。

3.5完善风电产业结构

在风电技术发展过程中，必须重视风电产业结构的科学和完善。最近一家智能新能源企业展开了“变频控制风力发电系统的拓扑结构”，项目结构简单，功能综合成本低。企业研究和部署海上风力发电产业建设，推进区域内产业结构调整和风能结构调整，技术人员现场调查生产工厂和大型数据中心。技术人员在珠海使用3MW风机进行了台风测试，该设备在每秒68.5米的风速下也能稳定运行，还利用台风的风力为企业提供了额外的发电能力。与同兆瓦级风力发电基地相比，发电量提升达到78.6%，真正实现了风电产业的高质量发展和绿色发展。

结束语

近年来，国家高质量发展战略驱动风电行业高速发展，风电发展需求不断增加，对风力发电系统容量提出相应改进需求，以便更好地提高风能利用率。根据我国的实际情况，为进一步提高风能发电技术的可靠性和先进行，需进一步重视海上风力发电技术、风场协调控制技术、电网故障状态下的风机动态保护技术等，不断增加电网络的稳定性和可靠性，不断攻克技术难关，为新能源的开发利用奠定坚实基础。

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