基于風力發電技術發展現狀以及行業發展分析

劉素英

【摘 要】經濟的發展，促進人們用電需求的不斷增大。風能作為可再生新能源，可以有效緩解傳統能源的危機。風力發電是利用風能的有效手段之一，正在世界范圍內迅速發展，擁有廣闊的發展前景。本文就風力發電技術發展現狀以及行業發展展開探討。

【關鍵詞】風力發電；技術發展現狀；發展分析

引言

能源產業支撐著社會經濟不斷向前發展，隨著能源消耗的日益增長、社會環境意識的不斷提升，可再生新能源的開發和利用受到了世界各國的普遍重視。風能具有清潔、安全、可再生的特點，是重要的可再生新能源之一。風力發電作為能源利用的重要手段，是對傳統能源發電的重要補充，可以有效緩解電力行業對煤炭、石油等傳統能源的依賴，實現電力行業的能源結構多樣化。再者，風力發電也有利于環境和生態的保護，不同的發電形式都會對環境造成不同程度的影響，風力發電相對于傳統能源發電，空氣污染近乎零，氣候改變也非常低，水質污染以及野生動物等方面影響也近乎零。本文首先介紹了風力發電的原理和特點、風力發電系統和發電機類型、風力發電的技術要點；然后分析了風力發電的國內外發展現狀和面臨的挑戰；最后展望了風力發電行業的發展前景。

1風力發電

1.1風力發電的優點

在市場經濟不斷發展的今天，風力發電屬于清潔能源，我國的風電設備也日趨進步，大大的降低了生產成本，成本已低于發電機，風力發電是可再生能源，屬于環保能源，它非常的清潔，對于環境效益非常好，既可再生又永不枯竭，風力發電在為經濟增長做貢獻的同時，又可以有效的緩解空氣的污染，并且技術也相對成熟，還可以為節能減排做出貢獻，風能作為潔凈的能源，在我國的發展前景非常樂觀。

1.2風力發電系統的類型

常見的風力發電系統主要有三種，包括恒速感應發電系統，變速恒頻雙饋式發電系統和變速同步發電系統。恒速感應發電系統在當前使用的最為廣泛，這種系統的構造簡單，造價很低，發電過程比較容易控制，后期維護投入非常低；但是這類系統存在著不能有效控制無功補償的問題，使得供電效率很低。變速恒頻雙饋式發電主要使用在電力生產中，這類系統的優勢在于發電具有較高的穩定性，而且容易控制，不需要無功補償，成本低的同時對風能具有較高的轉化效率；但是這類系統比較復雜，使得維護比較困難。變速同步發電系統還處于摸索階段，而且造價很高，目前并沒有太多的使用，但是該系統具備著不需要無功補償和穩定性高的優勢，具有較高的潛力。

2風力發電技術

基于電網運行的現狀和大規模開發風電的長遠利益考慮，風電場輸出功率可控性的提高，是目前風力發電技術的重要發展方向。另外，風力發電技術發展的主要問題包括風電質量、機械結構和機組控制。針對風電質量問題，可以使用超導儲能技術穩定風電發電機組的輸出電壓和頻率；在機械結構方面，一是可以改善機械結構的動力學設計，另外也可以使用先驅系統；在控制技術上，目前常采用系統模型控制，但也有一定的局限性。為了更好地解決這些問題，在未來我們需要加強風電技術的研究，根據可再生能源發展政策，促進風電技術在商業化發展中得到更好的應用。

3國內外風力發電的現狀

智能電網是當今世界電力系統發展變革的最新動向，以風力發電為導向的電網發電系統具有供電容量大、經濟性好、電能質量高等特點，并且適于分布式電源和電動汽車等負荷的接入，具有廣闊的發展前景。2011-2015年間，全球累計風電裝機容量平均增長率為16%，2017年全球風電市場新裝機容量52.6GW，累計裝機容量達到539.6GW。我國地理環境中，有著綿長的海岸線、廣闊的草原和戈壁，風力資源十分充分。充分的資源對應著良好的發展環境，近年來我國風力發電技術和應用范圍逐年增加，2013年底，我國風電新裝機容量到達1.6萬兆瓦，累計裝機容量達9.1萬兆瓦。2017年我國新裝機容量19.7GW。在我國政府報告書中，預計2020年風電發電量確保4200億千瓦時，約戰全國總發電量的6%。我國風電產業逐年發展，世界前15風電企業中，中國占據7席。但是在蓬勃發展的現狀下，依然存在著很多不可避免地問題。

4我國風力發電面臨的機遇和挑戰

我國是風力資源豐富的國家之一，我國的風力資源主要分布在“三北”地區（東北三省、內蒙古、甘肅、青海和新疆等）、東南海沿海地區和內陸局部地區，這些地區可開發利用的風能儲量約2億kW，占全國可利用儲量的80%。現階段，我國風力發電的規模還在不斷增大，也就意味著風力發電在我國電力資源中的比例在不斷增加。在國家政策鼓勵支持下，我國的風電技術取得了一定的成果，但是和國際先進水平相比較，還存在一定的差距。其中風力發電應用中的很多關鍵技術被國外少數企業壟斷，阻礙了風力發電的進一步推廣應用。因此，需要對目前的風力發電技術不斷完善，在技術上不斷創新擁有自主知識產權。從風力發電的成效上看，我國很多建成的風電場處于閑置狀態，輸出電能利用率較低。造成風電“發得出、送不出”的情況的主要原因是風電入網問題。因為我國風能資源主要分布區域也是電網分布較弱的地區，因此風力發電面臨著電網不堪重負的問題。這需要統籌協調電力規劃，同時也需要技術突破降低入網成本。總而言之，我國目前的風力發電還有很大的發展空間，風力發電技術的研究也至關重要。

5風力發電的展望

隨著煤炭、石油、天然氣等不可再生資源的日益短缺以及這些傳統資源在使用過程中導致的環境污染問題日趨嚴重，可再生新能源的開發在能源產業中顯得尤為重要。風力發電是目前可再生能源開發利用的重要方式之一，風力發電技術日趨成熟，未來發展前景十分廣闊。（1）未來小型的風力發電行業預計會迅速發展。中小型風電場的建設成本低，相對于常規電力優勢明顯。目前需要克服的主要問題是無風期間不能供電，針對這個問題，可以在發電機組配備少量蓄電池，同時風力發電組還可以和其他動力源聯合使用，比較常見的聯合方式有風力-柴油發電、風力-太陽能電池發電等；（2）風能行業和技術的發展趨勢。國內的風電設備制造已經具有了較高的規模，行業內的競爭正在變得激烈。不同的企業都采取降低了造價并進行著技術研發，在提高了風力發電水平的同時，也降低了風力發電的造價，縮小了風力發電和火力發電的價格差。我國的風電設備研發主要圍繞著大容量、低風速和高效率這幾方面進行，尤其在材料和基礎元器件上，會在將來有很大突破；（4）建立健全可再生能源發展政策，由政府方面促進風能在我國的研發速度，加快技術發展；（5）風電企業商業化發展速度加快，呈產業化發展。（6）海上風力發電市場規模極大，同時風險也極高，備受各國關注，正在掀起研究和投資熱潮，預計到2020年，海上風電裝機將達到3000萬kW。我國海上風能資源豐富，東部沿海地區具有開發風電的非常好的條件。

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（作者單位：貴州電力職業技術學院）