風機發(fā)電現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

白方媛

內(nèi)蒙古中廣核風力發(fā)電有限公司

風機發(fā)電現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

白方媛

內(nèi)蒙古中廣核風力發(fā)電有限公司

近年來，隨著風力發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展，能源企業(yè)對風力發(fā)電技術(shù)的研究力度和應(yīng)用投入也不斷加強。但是，在實際發(fā)展過程中，通過對風力發(fā)電技術(shù)的各項調(diào)研中不難看出，風力發(fā)電尚存在機組特性與風資源、風功率預(yù)測的匹配有待于進一步提升，以及如何在邊遠山區(qū)開發(fā)風資源并解決運輸困難等方面問題，對風力發(fā)電技術(shù)的推廣和發(fā)展產(chǎn)生了一定的阻礙作用。為此，筆者站在大量實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，對風力發(fā)電技術(shù)進行了較為廣泛的研究，并從以下幾個方面內(nèi)容展開分析。

風機發(fā)電；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

隨著全球經(jīng)濟的快速增長，人類對于能源的需求也在不斷的增加。人類的生存離不開能源的開發(fā)，充足的能源是經(jīng)濟發(fā)展的必要條件。科技的飛速發(fā)展導(dǎo)致以煤炭﹑石油﹑天然氣為主的常規(guī)能源過度的消耗，能源短缺和環(huán)境污染成為限制各國發(fā)展的主要問題，只有大力開發(fā)新能源，才能實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。新能源的開發(fā)與利用不僅能夠作為常規(guī)能源的補充，而且也可以有效的降低環(huán)境的污染。

1 風力發(fā)電現(xiàn)狀

近年來，全球風力發(fā)電行業(yè)正進入迅速發(fā)展擴張階段，保持每年 20%的增速，到 2015 年該行業(yè)總價值將達到目前平均水平的 5 倍以上。風力發(fā)電行業(yè)在技術(shù)上的成熟度和在經(jīng)濟上的可行性，再加上各國政府不斷出臺可再生能源的鼓勵政策，使得風力發(fā)電行業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展前景相當可觀。我國現(xiàn)有的風電場大部分位于我國西北﹑華北和東北等地區(qū)的草原和戈壁。雖然風能資源十分豐富，但這些地區(qū)距離負荷中心較遠，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)也比較薄弱，制約了風能資源的開發(fā)和利用。并且隨著風電場規(guī)模在短期內(nèi)不斷擴大，這一挑戰(zhàn)愈發(fā)嚴峻。同時，風電產(chǎn)業(yè)的規(guī)劃嚴重滯后于發(fā)展，主要集中在基礎(chǔ)配套設(shè)施建設(shè)滯后﹑缺乏足夠的資源評價基礎(chǔ)和科學預(yù)見性﹑國家與地方規(guī)劃缺乏相互銜接等。因此，局部地區(qū)出現(xiàn)了嚴重的棄風限電的現(xiàn)象。從自然稟賦的角度看，在這些風電資源比較豐富的三北邊遠地區(qū)進行基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的難度比較大，并且單純從能源輸送的角度來看，投入產(chǎn)出比并不高。應(yīng)該從高耗能產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的角度對基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)規(guī)模和力度重新評價。此外，電網(wǎng)建設(shè)不可能無限制地膨脹，風力發(fā)電的輸送也不能簡單依賴電網(wǎng)的無休止建設(shè)。風力發(fā)電未來發(fā)展的出路主要在于技術(shù)創(chuàng)新，如風電制氫﹑儲能技術(shù)﹑智能微網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)等，這些舉措都給風電的輸送和消納提供了新的解決方案。

2 我國風電發(fā)展進程及存在的問題

目前，通過引進或自主研發(fā)﹑建設(shè)高水平實驗室和測試平臺等措施，形成了比較完整的自主研發(fā)體系。金風科技開發(fā)了永磁直驅(qū)技術(shù)，開創(chuàng)了齒輪箱之外的又一風電技術(shù)路徑； 聯(lián)合動力針對各類風資源，研發(fā)了大容量﹑低風速﹑高海拔﹑防風沙﹑潮間帶﹑直驅(qū)永磁和海基風機等多系列風機產(chǎn)品。華銳風電已經(jīng)開發(fā)出了我國自主研發(fā)﹑擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)﹑全球技術(shù)領(lǐng)先的電網(wǎng)友好型國內(nèi)首臺 6 MW 海上風電機組，使我國成為繼德國之后第二個能自主生產(chǎn)單機容量為 6 MW 風電機組的國家。但是，我國對大型風力發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)的研究還十分薄弱，風電機組的大型化﹑變槳距控制﹑無齒輪箱風機直驅(qū)發(fā)電﹑變速恒頻運行等先進技術(shù)還未根本解決，大型風電機組幾乎全部為進口產(chǎn)品； 在風電設(shè)備制造方面，國產(chǎn)機組設(shè)備質(zhì)量雖逐年提高，但質(zhì)量問題仍然存在。采用國產(chǎn)機組的風電場，機組可利用率仍低于采用國際先進品牌的機組。根據(jù)龍源公司的估算，整體上要低 6%左右，近五年投入運行的一些國產(chǎn)機組也出現(xiàn)過輪轂裂紋﹑主軸問題﹑齒輪箱﹑電機故障等較大的質(zhì)量和技術(shù)問題； 在風電機組的整機設(shè)計經(jīng)驗和設(shè)計軟件方面，特別是依據(jù)我國風況條件的自主設(shè)計﹑研發(fā)的兆瓦級新型機組的能力不足，尚未開發(fā)出適宜我國資源條件的風電機組設(shè)計軟件系統(tǒng)。

3 發(fā)展趨勢預(yù)期

隨著全球工業(yè)的發(fā)展，溫室效應(yīng)也處于逐步惡化狀態(tài)，這就對環(huán)境保護提出了更高的要求。各國紛紛將關(guān)注的焦點轉(zhuǎn)向清潔型能源的開發(fā)和使用上。作為一種發(fā)展初具規(guī)模且技術(shù)不斷成熟的能源利用方式，風力發(fā)電在發(fā)展低碳經(jīng)濟中占據(jù)十分重要的地位，具有廣闊的市場發(fā)展前景。就目前而言，單機容量大型化發(fā)展優(yōu)勢比較明顯，其也必將成為風力發(fā)電的一大重要趨向。具體來說，針對驅(qū)動方式的不同，風力發(fā)電技術(shù)主要分為以下兩種形式：①雙饋式，其主要是通過齒輪箱多級變速來對雙饋異步發(fā)電機進行驅(qū)動的，這也是當前市場的一種主流產(chǎn)品；②直驅(qū)式，其主要是通過風輪實現(xiàn)對同步發(fā)電機進行直接驅(qū)動的。因在雙饋式驅(qū)動方式中，變速齒輪箱位于風力機與發(fā)電機之間，極易產(chǎn)生較大的噪音，且機械磨損程度也比較高，而使用直驅(qū)式風力機則可以免去齒輪箱環(huán)節(jié)，不僅降低了投資成本，還減少了停機時間﹑傳動鏈損失以及能量損失等，大大降低了噪音污染，提升了系統(tǒng)的安全性與可靠性，市場占有額日益增大。隨著經(jīng)濟及科技的不斷發(fā)展，電力電子技術(shù)及計算機控制技術(shù)的逐步成熟，使得在大型風力發(fā)電機中運用直接驅(qū)動永磁發(fā)電機的方式成為一種可能，未來，變速恒頻風力發(fā)電成為一大重要趨向。

總而言之，風力發(fā)電作為我國能源電力發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)，為實現(xiàn)能源電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展及環(huán)境保護發(fā)揮著十分重要的作用。近年來，隨著風力發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展，我國風力發(fā)電規(guī)模也在不斷擴大，其在應(yīng)用過程中不可避免地會產(chǎn)生一系列技術(shù)問題，這與相關(guān)技術(shù)人員的專業(yè)水平﹑能源政策的建立及完善﹑社會經(jīng)濟的發(fā)展有著密切的關(guān)系。所以，為進一步提升我國風力發(fā)電技術(shù)水平，還需要采取合理措施進一步提升技術(shù)人員專業(yè)技能﹑積極引進西方發(fā)達國家先進理念和技術(shù)，加大自主創(chuàng)新力度，為此為我國風力發(fā)電的健康﹑可持續(xù)發(fā)展打下良好基礎(chǔ)。

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