風力發展技術未來發展趨勢及若干問題研究

張力

摘 要：改革開放三十多年來，社會飛速發展，生活水平不斷提高，人們對電力的需求也快速增長。我國目前的電源結構還是以傳統火力發電為主，長期使用火力發電一次能源逐漸走向枯竭，同時造成的環境污染也是越來越嚴重。我國政府已承諾將進行節能減排，減少二氧化碳的排放，所以發掘新的電力技術已是迫在眉睫。本文將會對風力發電存在著的問題，以及未來的發展趨勢進行分析。

關鍵詞：風力發電；問題；技術發展

隨著我國現代化技術的不斷發展，利用科技手段開發能源已經成為一種趨勢。隨著電力需求的逐漸增多，可利用資源也逐漸減少，而且國內也面臨著環境污染的威脅，發展無污染的綠色能源已經成為一種必然。同時改善我國的產業結構，也是目前社會形式發展的需求。所以，本文將會對我國新能源風力發電未來發展技術以及存在的問題進行分析。

1 風力發電行業存在的問題

1.1 盲目投資

風力發電是一種新型的產業，目前其管理制度也不像火電、水電那樣成熟段。我國對風力發電行業的認識還不夠成熟，在投資建設方面缺少詳細可行的目標，而且也存在著盲目性和短期性。很多企業僅是以占資源的心態來面看待投資風力，對該技術未來發展前景也沒有一個明確的認知，在風力發電技術發展不完善的情況下，就是紛紛涌入該行業的發展中，給市場的發展造成嚴重的影響，從而也給行業的發展帶來了很大的風險。

1.2 產業鏈不全

我國的風力發電行業產業化不高。首先在核心技術方面能力不足，很多主要技術、高技術部件、零件都是從國外引進的，諸如風力發電機整體設計、變流器等等。這跟我國高端制造業還不發達是一致的，高精尖的設備，我國能依靠自主技術能力生產的還不多。雖然我國的風電市場自2010年以來就已經成為世界最大的風電市場，但經過了7年的發展，裝機規模進一步擴大，但生產技術水平卻沒有相應的提升，我國的風電相關設備還基本都是勞動密集型的，且附加價值偏低。

1.3 資源浪費嚴重

在國家新能源政策的鼓勵下，很多企業涌入風力發電行業的發展中。但由于受到電網消納、地方政策等因素，不少企業并沒有收到預期的效益。也有些企業的規模比較小，在投資額度方面完全不符合規模經濟的發展需求。

根據國家能源局公布的資料，2015年，全年棄風電量339億KWh，同比增加213億KWh，平均棄風率15%，同比增加7個百分點。其中棄風較重的地區是內蒙古（棄風電量91億KWh、棄風率18%）、甘肅（棄風電量82億KWh、棄風率39%）、新疆（棄風電量71億KWh、棄風率32%）、吉林（棄風電量27億KWh、棄風率32%）。大量風力發電設備被閑置。

2 風力發電技術存在的問題

根據我國目前的發電技術進行分析，主要存在的問題表現在機械組成、安全性能、風電質量等方面。

2.1 風電質量存在的問題

雖然自然的風力資源具有很強大的能量，但是它所產生的能量卻很不穩定，這是由于風力的大小和風向都處于變化的狀態，所以造成風電機組產生的功率也是不穩定的。風力發電一般都是利用風輪的轉動慣量來確保發電機組輸出的功率是穩定的，但是這種方式容易使機組中的電子裝置出現諧波情況，從而造成電能功率的下降，以至于影響供電的質量。這里需要對諧波電流進行有效控制來改善電力電子裝置，同時也保證發電機產生的電壓和電網電壓相適應，這樣才能保障機組產生的功率是持續穩定的。

我國目前使用最多的風電機組是2000kW的主流機型，雖然這種風電機組在容量方面增加不少，但是對應的知識結構卻存在不足。因為如果電網容量在額定范圍內，這時的電壓也會出現下降情況。如果電網的運行出現問題，那么這時電壓會出現不穩定性，從而影響機組輸送能量的穩定性，而且也給電網帶來諸多不穩定性。

2.2 風電設計方面的問題

與發達國家相比，我國風電整體設計技術還有差距，目前為止我國的變流器等核心部件還需要進口，我國的產業鏈還不完備，對應的行業體系也還不完備。這些問題也導致了我國的技術來源需要進口，而不能自主。

在國家產業政策的支持下，希望國內研究單位、企業能夠突破技術瓶頸，實現較高的國產化率。以實現風電技術的自主升級和進步。

2.3 安全性能方面的問題

我國風力發電技術發展比較晚，所以存在的問題也是非常多，特別是在并網和輸送電力方面存在一些安全問題。在安裝風電機組過程中是出現故障最多的，而且安裝技術人員相應的技術能力也不強，對這方面的管理工作也比較松散，在實際運行過程中總是出現脫網的現象。所以想要減少安全事故的出現，就要加強風力發電方面的安全研究，加強風電機組的運行效率，從而促進我國風力發電行業的進一步發展。

3 風力發電技術發展的趨勢

3.1 大功率的中壓變流器

目前，人們為了提高風力發電的功率，都向使用大功率的中壓變流器方向發展。大功率中壓變流器具有幾種突出優勢：（1）它具有的開關接口是雙向的。（2）大功率中壓變流器擁有三元三項的逆變器。（3）擁有二極管相位結構的多電平。有因為大功率變流器每個部件的功率也在不斷提高，所以大功率中壓變流器得到了普遍的認可。但是人們一般都是根據電力系統在開關方面的損耗來評價風力發電的好壞，也就是說風電設備開關的使用頻率較低，那么電力系統的損耗也將會減少，從而提高電力系統的質量。雖然大功率變流器的多電平導通損耗比較高，但是在工作中的開關頻率是比較低的，所以大功率變流器才被廣泛的應用。

3.2 風電場使用的儲能技術

隨著風力發電技術在我國被廣泛的應用和創新，風電場相關的儲能技術也得到發展，儲能技術有利于保證風電電壓的穩定性，所以該技術的發展在我國電力行業備受關注。我國目前使用最多的儲能系統是蓄電池，但是對目前的風力發電來說，更需要多種模式的儲能系統。利用蓄電池來作為儲能系統所具有的優勢是放電速度非?？欤撬姆烹娝俣葧鶕愋偷牟煌l生變化，想要減少企業在風電場儲能系統中投入的成本，還需要有關儲能技術的專業人事加強研究，可以說風力發電未來發展的方向之一就是提高蓄電池儲能相關技術，如果該技術不斷得到改進，那么將會給風力發電行業帶來更大的幫助。

目前出現的多能互補概念，即天然氣發電、光伏發電結合風力發電，再加上智能微電網的方式，還有待實踐的檢驗。但這也為風電的穩定輸出提供了另外一種解決途徑。

3.3 海上風力發電

由于我國海域面積比較遼闊，所以發展海上風力風電是可行的。海上風電具有風力資源豐富、發電利用小時數高、不占用土地林地、不消耗水資源和適宜大規模開發等優點，目前已成為我國風電發展的主要方向。但是關于利用海上風力進行發電也存在一定的問題，即如何將發電機安置在距離海岸較遠的地方，并且減少安裝的成本。風力發電機離海域比較近，是得不到足夠的風力的。

4 結語

風力發電技術自身是對能源改善有很大的幫助，同時也能實現改善環境的目的，但是我國目前對風力發電的研究還需要繼續加深。隨著風力發電產業鏈的完善，以及相關技術水平的不斷提高，相信該技術會對我國的經濟發展水平，以及產業轉型帶來很大的幫助。

參考文獻

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