風力發電的關鍵技術分析與發展趨勢

薛珍麗 劉海元

（甘肅能源集團有限責任公司,甘肅 慶陽 745000）

風是由空氣流動引起的一種自然現象，它是由太陽輻射熱引起的。因地表受太陽輻照后氣溫等變化不均造成大量空氣流動，其所產生的動能就稱為風能。利用風力發電具有環境效益好、基建周期短、裝機規模靈活等優點。世界氣象組織（WMO）和中國氣象局氣象科學研究院的數據分析表明，地球上可利用的風能資源為可利用水能的20倍，約為200億KW，風能資源相當豐富。在應對當前全球氣候變暖等環境危機的背景下，風能作為一種具備相當優勢、技術成熟、成本可觀的清潔型能源，已經受到了廣泛重視并成為具有廣闊應用前景的能源之一。在本文中，將針對風力發電的關鍵技術及其發展趨勢進行分析。

1 風力發電的關鍵技術分析

1.1 構建分布有致、可持續發展的風力發電系統

由于風力資源分布不均的原因，我國目前的風力發電系統存在著不均衡的狀況。我國目前的風力資源分布呈現東南沿海與西北區域較為豐富，其他地區較為貧乏的狀況，因而風力發電企業在東南與西北區域發展較為成熟，產業分布密集，產能穩定，其他地區則較為疏弱，這就導致在能源豐富地區可能產能大量過剩，而匱乏地區卻出現電力供應緊張的狀況。要依靠風力技術發電，必須對這個問題予以重視，統籌部署，優化系統內部結構，大力發展電力遠距離傳輸等問題，著力形成分布有致、能夠保障供給的電網，從而優化整個風力發電系統。

1.2 完善基建產業鏈建設

風力發電的逐步建設必然對風電基建逐步具有更高、更完善的要求，而我國目前的風力發電機組等各個方面對于滿足發展前景的要求還力不從心。從現狀來看，機械零件等方面還能滿足需求，但在核心部件方面無論是前沿技術還是生產水平都不夠理想。具體表現在風力發電機組還不能進行整機設計，在運輸、監測、維護、咨詢等方面還沒有形成系統的體系，并且電氣可編程控制和集電環等重要部件都要靠國外供給。所以產業鏈建設也是風力發電技術發展的關鍵一環。

1.3 促進理論與實踐相結合

風力發電技術處于較快的發展水平，而這必然導致理論論證與實踐技術難以追及，難以進行精細載荷極限的計算。目前我國機組的單機容量已經從原有的600KW 變成現在的1.5MW，但在實際應用與發展預期中仍然難以保障需求，由于單機容量大型化具有能夠降低整體投入成本、增強單位面積的裝機容量與發電效率等優勢，勢必將成為風力發電進一步發展的方向，而我國在這方面的理論與實踐技術還遠遠不夠支持其發展。以上瓶頸阻礙了我國風力發電技術的進一步跨越性發展。

1.4 進一步提高保障風力發電機組的安全性能

由于風力發電技術的急速發展，研究試驗周期不足，在安全保障等方面難免還存在缺陷，風力發電機組發生事故沒有足夠的經驗預期與保障。目前問題主要發生于對技術具有要求的裝機階段各個技術環節與風力發電系統管理上，尤其是并網與輸送。安全性能不高使其可靠性收到相當的影響，容易給社會帶來人員安全、財產等損失。在此應該由相關技術人員針對風力發電機組脫網等問題完善成熟的相關注意事項與相關事故發生應急機制，并對一線操作人員進行專業性培訓與定期考核，進一步提高風力發電技術的穩定性、安全性與可發展性。

2 發展趨勢預期

隨著溫室效應的惡化，環境保護的需求更是迫在眉睫。各國對向清潔型能源轉型的需求必將進一步強化，對清潔型能源的應用也會越來越廣泛。風力發電作為技術較為成熟、發展初具規模的能源，在低碳經濟中占有重要地位，在未來發展中必然也將有廣闊的發展前景。由于單機容量大型化所具有的一系列優勢，其將成為風力發電發展的重要趨勢。從風輪到發電機的驅動方式來區分，目前主要有兩種: ①通過齒輪箱多級變速驅動雙饋異步發電機,簡稱為雙饋式,是目前市場上的主流產品；②風輪直接驅動同步發電機,簡稱為直驅式。由于雙饋式驅動方式中風力機和發電機之間存在變速齒輪箱,容易造成噪音大、機械磨損高的缺點。而在直驅式風力機可省去齒輪箱,能夠節約投資、減少傳動鏈損失和停機時間、減少能量損失、降低發電成本和噪聲，具有維護費用低、可靠性好等優點,在市場上正在占有越來越大的份額。隨著電力電子技術和計算機控制技術的不斷進步,故大型風力發電機使用直接驅動永磁發電機成為可能,成為變速恒頻風力發電的重要趨勢之一。

3 結語

風力發電作為較為新興的科技，在發展過程中還需要政策與先進技術的支持，以達成產業化與商業化。今后的二十年，風力發電技術將進入快速發展的黃金時期，風力發電產業也將成為增長空間最大、發展速度最快的能源產業，我國應當積極發展前沿技術，完善相關基建體系，使風力發電產業得以發展與成熟，以滿足更大范圍的電力需求，促進能源轉型與經濟可持續性發展。

[1]蘭立君,王培紅,陸璐,錢瑾.風力發電及其關鍵技術研究[A].中國工程院.長三角清潔能源論壇論文專輯[C].中國工程院:,2005:4.