淺議風力發電技術現狀及存在問題

摘 要：風能作為一種清潔可再生能源，將在新能源發電中扮演重要的角色。本文對國內外風力發電的現狀、發展進程，利用風能發電的優越性，以及我國風力發電存在問題進行了探討。

關鍵詞：風力發電；現狀；問題分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.171

人類對自然世界的不懈探索及對創造革新的不斷追求驅動著科學技術的持續發展，巨大的經濟價值隨之而生。人類生活方式由于經濟發展而改變，造成能源的開發利用不斷增加。維持社會的穩定發展不能缺少能源消耗，經濟發展是能源高效充足供應的衍生物。一百多年以來，因不可再生能源如石油、煤炭、天然氣等的過度開采消耗，使得各國發展的主要限制條件變為能源匱乏和環境污染。在未來，只有采取可持續發展，開發利用新能源，才能讓人類文明得到新發展。

風能由太陽能轉化，風能占太陽輻射至地球能量的2%。由風車磨坊到風力發電，風能使用的變化，體現著科學的發展。風能是清潔能源，風力發電是運用風能最高效的措施。地球上水流的能量比風能少，各類固體液體燃料之和也不如風能多。在利用新能源的過程中，風能依靠著建造速度快，環境條件少，使用效率高等優勢受到全球各地的重視。

1 風力發電技術現狀

在第二次工業革命完成之后，北歐地區出現首個現代風力發電機，而直到上世紀80年代，風力發電機組的電氣控制才能夠實現。近幾年，全球風力發電邁入飛速進步推廣時期，在褪去技術上的稚嫩，突破使用上的桎梏后，歐美各國不斷頒布可持續能源獎勵機制，促使目前風力發電行業生機勃勃，其前景不可估量。美國和加拿大是西半球的發達國家，雄厚的資金實力和新鮮的獎勵刺激使其成為風能利用最佳的地方。美國各州有6成以上開始利用風能資源，其風力發電的總裝機容量可以供應160萬個中等家庭的日常用電。

西班牙在本土安裝的風電機組，配置中速齒輪箱和永磁同步發電機及全功率變流器，可以使機組低功率運行，提高利用率；配置多變量控制系統配合獨立葉片變槳控制，能夠降低機組荷載，延長服務壽命。美國制造巨擘GE推出的機型使用最新的功率變流器結構，在控制上研發出“動態無功控制（Wind-VAR）”，能向電網提供無功并穩定電壓。歐洲發展和應用全功率變流并網技術，提高風能利用范圍，改善電能質量。

站在控制和運行這兩個角度看風電技術的進展，能把風力發電系統分成變速恒頻和恒速恒頻。恒速恒頻風力機在風電發展起始階段多為使用，其定槳距角的控制策略造成的低利用率已成為最大短板，不能匹配目前的風電產業進程。由此，更加先進的變速恒頻系統（VSCF， Variable Speed Constant Frequency）誕生。另外，變速恒頻系統能采用脈寬調制技術（Pulse Width Modulation， PWM），此時不僅能夠增強開關的使用壽命，而且可以提高風能的使用效率。

風力的隨機和不可控和電網嚴格要求的安全運行在本質上是矛盾的。由此，在目前和未來的設計規劃中，應該通過分析風電電源特性、預測評估風電對電網的影響，全面提升既有電網的風電接納能力，促使此矛盾在安全運行的界線內實現最佳調解。

2 我國風電發展現狀

風能資源在我國非常充沛。中國氣象局于2010年首次公布中國風能資源研究重要成果：中國海、路距地50m以上的高度，風速達3級以上風力資源的潛在可開發量約為25億kW。與世界其他國家的風電資源比較，中國與美國不相上下，大大多于丹麥、英國與德國。

最近幾年，中國的風電產業發展趨勢迅猛，我國已成為世界上新增和累計風電裝機容量最多的國家。我國幅員遼闊，尚有巨大風能資源等待開發。約占全國一半的潛在風能資源開發量在內蒙古，在規劃的風電場建成后，其發電量接近三峽水利樞紐工程總發電量的30%。甘肅省酒泉市計劃中的千萬千瓦級特大型風電基地，等到所有潛力發掘后，其總裝機容量規模可以稱為“路上三峽”。

3 我國風電發展存在的問題

風在自然界一直處于變化狀態，在不同年份其特征并不相同，一個地區少風年與多風年的風能相差甚遠。因此，評估某地的風力資源潛力，沒有長期的統計數據作為參考，其趨勢特點必定是不可信的。目前，我國的測風資料已經跟不上風電設備的發展方向，并不能完全提供風電場的需求。

風電場的建設風生水起，但同時，有些建成的風電場已被荒廢，使用率太低。風電“發得出，送不出”的抱怨已是普遍現象，初步統計，我國有30%的風電裝機并網項目處于空轉狀態，造成昂貴設備浪費。風電發展受到掣肘的最主要因素是上網問題。 電網企業無條件接收風電入網是國家的政策，但實行下來，電網企業有苦難言。一個制約風電上網的重要原因是風電波動大，對電網形成沖擊。

風電的間歇性和不穩定性在并入電網后會沖擊電網，令電能質量惡化。為了讓風電能達到入網條件，使入網的電盡力穩定，電網運營商需增加額外的調峰設備，而這肯定會提高企業的投資，企業積極性低也就可以理解了。“上網難”最后還是歸因于風電沒有規劃、野蠻開發。

4 總結

風能作為清潔的可再生能源，具有大規模開發、利用的前景。本文對國內外風力發電現狀進行分析，并對我國風電發展中存在的問題進行闡述。雖然我國的裝機容量在不斷增加，但是與發達國家相比，我國的風電行業發展仍然存在著一定的差距。在以后對風電的規劃和投資中，還應做到因地制宜。

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作者簡介：苗樹楷（1991-），男，山西晉城人，碩士研究生，從事設計工作，研究方向：城市軌道交通動照及電力設計。