風(fēng)力發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀及關(guān)鍵問題分析

張晉宇

摘 要：風(fēng)能是重要的可再生能源之一，隨著各國對可再生能源的重視，風(fēng)能已經(jīng)取得了較快的發(fā)展，成為了重要的能源補(bǔ)充。當(dāng)前，風(fēng)能發(fā)電仍然有著很多問題需要解決。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電 技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 發(fā)展分析

引 言

風(fēng)力發(fā)電是當(dāng)前較為新穎的發(fā)電方式，在使用過程中不會對環(huán)境造成污染，而且造價(jià)較為低廉。當(dāng)前全球的氣候都在逐漸變暖，而在這樣的背景下風(fēng)力資源作為一種較為清潔的能源而被得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前各國都在積極的研究風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作的過程中如何有效的控制發(fā)電功率是整個風(fēng)力發(fā)電機(jī)正常工作的重點(diǎn)。

一、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的基本發(fā)電原理

風(fēng)力發(fā)電主要把風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能為基礎(chǔ)發(fā)電的，而后在將轉(zhuǎn)化而來的機(jī)械能變成電力動能。在實(shí)際工作過程中，風(fēng)力將風(fēng)車扇葉帶動旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的過程中利用增速機(jī)加快扇葉的旋轉(zhuǎn)速度，從而有效的促使發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。而在風(fēng)力發(fā)電過程中所使用的設(shè)備裝置統(tǒng)一稱為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，而此發(fā)電機(jī)組又可以細(xì)致劃分為風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)和塔架三個部分。其中把風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能最主要依靠的就是風(fēng)輪裝置，主要由兩片或兩片以上的螺旋槳形狀的槳葉構(gòu)成。當(dāng)槳葉受到風(fēng)的作用時(shí)，在槳葉上產(chǎn)生氣動力來促使風(fēng)輪的轉(zhuǎn)動。為了確保風(fēng)輪在工作過程中始終對準(zhǔn)風(fēng)向以獲得最大的功率，在實(shí)際使用的過程中需要在風(fēng)輪后安裝一個類似于風(fēng)向標(biāo)的尾舵。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的塔架就是一個支撐整個風(fēng)輪、尾舵和發(fā)電機(jī)的構(gòu)架。在設(shè)置鐵塔的高度時(shí)，需要對實(shí)際環(huán)境中地面障礙物對風(fēng)速的影響情況和扇葉實(shí)際直徑的大小進(jìn)行綜合考量，以確保設(shè)置塔架的高度符合風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)際工作的要求。發(fā)電機(jī)最主要的作用就是在風(fēng)輪受到風(fēng)的作用而產(chǎn)生恒定轉(zhuǎn)速之后，再由升速機(jī)將其傳遞給發(fā)電機(jī)勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，最終由發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?/p>

二、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的類型

常見的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主要有三種，包括恒速感應(yīng)發(fā)電系統(tǒng)，變速恒頻雙饋式發(fā)電系統(tǒng)和變速同步發(fā)電系統(tǒng)。恒速感應(yīng)發(fā)電系統(tǒng)在當(dāng)前使用的最為廣泛，這種系統(tǒng)的構(gòu)造簡單，造價(jià)很低，發(fā)電過程比較容易控制，后期維護(hù)投入非常低；但是這類系統(tǒng)存在著不能有效控制無功補(bǔ)償?shù)膯栴}，使得供電效率很低[2]。變速恒頻雙饋式發(fā)電主要使用在電力生產(chǎn)中，這類系統(tǒng)的優(yōu)勢在于發(fā)電具有較高的穩(wěn)定性，而且容易控制，不需要無功補(bǔ)償，成本低的同時(shí)對風(fēng)能具有較高的轉(zhuǎn)化效率；但是這類系統(tǒng)比較復(fù)雜，使得維護(hù)比較困難。變速同步發(fā)電系統(tǒng)還處于摸索階段，而且造價(jià)很高，目前并沒有太多的使用，但是該系統(tǒng)具備著不需要無功補(bǔ)償和穩(wěn)定性高的優(yōu)勢，具有較高的潛力。

三、風(fēng)力發(fā)電存在的問題

（一）單機(jī)容量小，土地資源花費(fèi)高

風(fēng)力發(fā)電的主要部分是風(fēng)力發(fā)電機(jī)，而風(fēng)力發(fā)電的效率和風(fēng)力發(fā)電機(jī)的關(guān)系很大。但是當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電機(jī)的單機(jī)容量很小，發(fā)電量較低。隨著人們生活水平的提升，用電需求也在提高，風(fēng)力發(fā)電場為了滿足增長的發(fā)電需求，會采取增加發(fā)電機(jī)數(shù)量的策略，在風(fēng)力發(fā)電場中設(shè)置大量的發(fā)電機(jī)。這樣的方式會造成大量的土地資源使用，甚至?xí)?dǎo)致土地資源的浪費(fèi)。

（二）陸地風(fēng)力發(fā)電站過于集中

社會用電量的增加為電力行業(yè)帶來了很大的負(fù)擔(dān)，很多風(fēng)能發(fā)電場也在這種情況下建設(shè)并投入使用。大量的風(fēng)力發(fā)電場都集中在城市的周邊，隨著城市化的提升，城市的面積也會提高，建筑會逐漸接近風(fēng)力發(fā)電廠，影響風(fēng)的路線，并影響到風(fēng)力發(fā)電場的發(fā)電效果。同時(shí)，風(fēng)力發(fā)電廠需要擴(kuò)大面積提高自身的發(fā)電量，城市也會制約到風(fēng)力發(fā)電廠的發(fā)展前景。

（三）發(fā)電技術(shù)缺乏經(jīng)濟(jì)性

風(fēng)力發(fā)電主要是為了讓電力的生產(chǎn)更加節(jié)能和清潔，但技術(shù)在使用過程中，存在經(jīng)濟(jì)性不足的問題，導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電的成本增加，影響到風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展。這種問題對風(fēng)力發(fā)電本身的可持續(xù)發(fā)展是十分不利的。

四、未來風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展趨勢

（一）工作時(shí)的電容量不斷的增大

隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)最主要的發(fā)展趨勢就是不斷的提高了工作時(shí)的電容量，當(dāng)前很多風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電容量基本都可以保持在一兆瓦以上，但是最大的可以達(dá)到五兆瓦。在當(dāng)前的一些發(fā)達(dá)國家內(nèi)已經(jīng)開始使用更大電容量的發(fā)電機(jī)，美國甚至已經(jīng)開始研發(fā)電容量為十兆瓦的發(fā)電機(jī)。隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展，在未來風(fēng)力發(fā)電的最大電容量可能會達(dá)到五十兆瓦。

（二）由陸地的風(fēng)力發(fā)電逐步向海上轉(zhuǎn)移

當(dāng)前大多數(shù)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備都設(shè)置在陸地上，很少有設(shè)置在海上的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。當(dāng)前世界上很多風(fēng)力發(fā)電技術(shù)較為成熟的國家逐漸的將陸地上的風(fēng)力發(fā)電開始向海上轉(zhuǎn)移。在海上建造風(fēng)力發(fā)電設(shè)備其基本原理大致和陸地上的發(fā)電設(shè)備原理相同，但是在海上建造風(fēng)力發(fā)電設(shè)備對土地資源沒有較高的要求，減少了對于陸地上土地資源的消耗。并且一般海上的風(fēng)力資源要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于陸地上的風(fēng)力資源，提高了對于風(fēng)力資源的利用效率。當(dāng)前我國正在大力的研發(fā)海上風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，相信不久之后就可以投入使用。

（三）風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)電效率將會不斷的提高

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷研發(fā)和改進(jìn)，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)也得到了不斷的完善和改進(jìn)。但是一般風(fēng)力發(fā)電設(shè)備一般的使用年限都較短，很難超過二十年，而且這類設(shè)備都具有較高的造價(jià)。并且在安裝完成后，還需要對設(shè)備進(jìn)行定期的維護(hù)和處理，極大的降低了設(shè)備整體所帶來的經(jīng)濟(jì)效益。所以未來風(fēng)力發(fā)電技術(shù)在實(shí)際工作過程中發(fā)電的效率會不斷的增加，通過對設(shè)備不斷的改進(jìn)和完善，減小對于整個設(shè)備的負(fù)荷。

結(jié)束語

當(dāng)前越來越多的人認(rèn)識到了風(fēng)能重要性，也不斷的加強(qiáng)了對于風(fēng)電技術(shù)的研發(fā)和改進(jìn)，未來風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的建造成本將會逐漸降低，并且將會漸漸的向海上轉(zhuǎn)移。在風(fēng)力發(fā)電推廣的過程中，想要不短的增加風(fēng)力發(fā)電的規(guī)模，就需要不短的對風(fēng)力發(fā)電技術(shù)進(jìn)行不斷的改進(jìn)和完善，以此來提高風(fēng)力發(fā)電的效率。在對風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率進(jìn)行控制的過程中，相應(yīng)的技術(shù)人員需要對風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)際的工作環(huán)境進(jìn)行考察，對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行不斷的優(yōu)化和改進(jìn)，從而有效的提高風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的穩(wěn)定性和高效性。

參考文獻(xiàn)

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