風力發電技術發展及關鍵問題探究

摘 要：伴隨著我國社會經濟發展水平的不斷提升，能源與環境問題也日益嚴重，社會各界對能源與環境問題也越發重視起來。能源的可持續發展與社會的經濟發展情況有著十分密切的聯系，但是目前由于技術、經濟以及重視程度等多方面的原因，我國的可再生能源發電技術與其他的先進國家相比仍然有著較大差距。本文將對可再生能源中的風力發電技術的發展以及其關鍵問題展開探究。

關鍵詞：風力發電技術；綠色能源；可再生能源

引言：

影響我國風力發電技術的發展原因主要在于風電質量以及機組控制等技術問題，而此類技術問題的解決最終還是需要技術人員的不斷探索與突破。除此之外，政策扶持以及產業化發展等手段對于改善風電技術機組的效率同樣有著十分重要的意義。本文將從風力發電技術的關鍵問題出發，并且提出相應的建議。

一、風力發電技術發展情況分析

（一）發展前景

我國風能資源十分豐富。據國家氣象局估算，全國風能密度為100W/m2，風能資源總儲量約1.6X105MW，特別是東南沿海及附近島嶼、內蒙古和甘肅走廊、東北、西北、華北和青藏高原等部分地區，每年風速在3m/s以上的時間近4000h左右，一些地區年平均風速可達6～7m/s以上，具有很大的開發利用價值。這種豐富的風能資源是我國發展風力發電技術的巨大優勢，并且我國對于電力的需求也十分旺盛，因此市場前景也十分廣闊。

（二）風力發電技術研究

我國風力發電機組其技術特征主要是單機容量在不斷擴大，風力發電的規模也在不斷擴大，在電力生產行業中占據了一定的供給輸出，并且正不斷地走向更成熟和更專業的方向。值得注意的是，雖然風力發電的投資成本較大，但是在日常運營中卻幾乎是處于一種較低成本的運營狀態[1]。目前我國風電機組最大的容量是6MW，并且正朝著10MW的方向發展前進，這對于我國風電場的建設工作有著極為重要的意義。

風力發電過程中的功率調節方式主要包括了槳距失速調節、主動失速調節、變槳距調節等。一般來說其額定風速一般是10m/s左右，但是不同的生產商和風力發電的型號的額定功率并不相同，故而其轉速的控制方式也不同。

二、風力發電技術的關鍵問題分析

（一）風電質量分析

自然風資源雖然蘊含著十分巨大的能量，但是這種能量卻十分不穩定，風速的大小還有方向都市時常處于變化之中，并且無跡可尋，人類只能通過衛星對風速風力進行預報工作，但是預報工作也有著一定的不確定性。風力風速的不穩定往往會導致其風電機組的輸出功率產生一定的不穩定性[2]。通常人們會通過風輪轉動的慣量來判斷風電機組的輸出功率是否穩定，但是這種方法可能會導致其輸送到電網的電能功率有所下降。 倘若想要提高機組向電網輸送的電能質量，就需要電力電子裝置的接口滿足以下要求。首先諧波電流需要調節到極低狀態，其次發電機的輸出電壓要與電網的電壓變化相互適應，隨后則是需要滿足其發電機組的轉矩可控要求。我國的風電機組的單機容量大約是1.5MW～6MW左右，雖然目前國內的電機容量有著巨大的進步，但是在知識系統等方面尚且存在著一定的缺陷。并且當電網中的并入容量達到額定的容量時，就可能處出現電壓不穩定的情況。一旦電網出現故障，那么將會因為安全性考慮而出現直接切出電網的措施，以保證其電功率的穩定性，以及電力輸送的安全性。

（二）風電機組的無法進行整機設計

我國風力發電技術雖然在機組零件的生產方面以及有著較為成熟的技術，但是相較于發達國家，仍舊有著一定的距離。尤其是在核心部件的生產中，這方面的技術發展收效甚微，甚至需要從國外引進集電環等部件。這種技術制約就導致我國的風力發電機組無法實現全面的國產化自主生產。并且也是由于技術受限，我國明沒有真正形成完成的風力發電技術產業鏈，發現體系也尚不完善，這既是風力發電行業發展結果所致，也在一定程度上制約了風力發電行業的進一步發展。

（三）安全性不高

我國對于風能的研究起步較晚，在并網和輸送等方面一直存在著較為嚴重的問題。目前我國風力發電操作過程中出現的故障多發生在風電機組的安裝階段。這主要是由于技術人員的專業水平有限，并且管理工作松散，進而才會出現脫網等情況。

三、針對關鍵問題提出的建議分析

（一）風電質量

在應對風電機組的電功率不穩定情況時，可以選擇超導儲能技術，使得風力發電機組的輸出電壓和頻率能夠處于一種相對較為穩定的狀態。SMES就是超導儲能技術，這種新技術不僅僅有著較長的使用壽命，還有著極高的儲能密度，并且是無污染的新型產品[3]。能夠十分有效地解決風電的質量問題。

（二）控制技術

對于風力發電系統的不穩定性，我國目前采取的解決方式主要是通過系統模型進行控制，這種控制雖然有著一定的局限性，但是卻能夠實現較大范圍內的控制，并且能夠及時修正功率系數。值得注意的是，這種方式對于參考模型的要求較高，一旦選擇使用這一方式，就需要花費一定的時間，歷經相當繁瑣的一個過程才能夠最終獲得較為精準的參考模型，這個過程在操作時需要多加小心。

四、結束語

綜上所述，我國的風力發電技術雖然起步相對較晚，但是得益于政府對這項技術的越發重視，故而當前我國的風力發電技術正處在飛速發展之中。并且由于我國對于電力的極大需求，為風力發電提供了極為遼闊的市場。當前我國的風力發電技術也在逐漸朝著產業化和商業化的方向不斷發展，這種情況在一定程度上來說能夠為我國風力發電事業提供極好的發展機遇，實現風電技術的更好發展。

參考文獻：

[1] 張志春. 雙饋風力發電機組運行可靠性建模及若干相關問題研究[D].2017.

[2] 趙君. 國外分散式風力發電關鍵技術研究及對我國的啟示[J]. 東北電力技術， 2017（8）：11-15.

[3] 李垚， 朱才朝， 陶友傳， et al. 風電機組可靠性研究現狀與發展趨勢[J]. 中國機械工程， 2017， 28（9）：1125-1133.

[4] 劉兆飛. 對風力發電電氣控制技術發展的探討[J]. 中國化工貿易， 2017， 9（15）.

作者簡介：尹攀（1984—），男，漢，湖南邵東人，中水電新能源株洲風力發電有限責任公司，計劃合同部主任。