風力發電的創新必要性、發展條件及前景探析

劉增智

【摘要】本文從風力發電的現狀入手，論述了風力發電創新的必要性，在此基礎上，分析了我國風力發電能夠大規模發展的基礎與條件，并從現行國家政策、能源需求等角度，展望了我國風力發電事業廣闊的發展前景。

【關鍵詞】風力發電? 清潔能源? 風電消納

引言：風力發電是利用風能來帶動發電機械從而將風能轉化為電能的一項發電技術。在資源嚴重短缺、能源缺口巨大的今天，風能作為一種無污染和可再生的新能源，受到世界各國的青睞與重視。

一、風力發電創新的必要性

我國對新能源的研究正隨著技術的日新月異而跨步向前，在各新能源領域均有突破性發展，風力發電作為新能源領域的一員，始終占據著重要地位。但是，在風力能源的實際應用中，還存在著一些問題。

（一）電網建設及設備維護

風力發電在很大程度上受到自然環境的影響和限制，風能屬于一種低密度能源，具有不確定性和隨機性，風力發電站一般建設在遠離居民聚居區的空曠地帶，這些區域風速強、密度大、發電效益高，但是另一方面，這些地區的發電設備維護與電網建設是風力發電的薄弱環節。

（二）解決設備資源空耗問題

受風速、風向、風的間歇性等因素限制，風能轉化的可靠性一直有待提升。但是風力發電的技術與設備投入成本較高，而風力發電設備無法保證連續發電、滿額發電，設備與資源空耗的情況時有發生，這使得一些經濟實力相對薄弱的地區無法大力推廣風力發電技術，這一點也是今后風力發電創新的著力點。

（三）創新風力發電技術

與世界發達國家相比，中國在風力發電的制造和控制技術仍然存在較大差距。目前，國內常見的發電機型有定槳距風機和兆瓦級直驅永磁同步風力發電機，變槳距機型、數字化風電技術、風機單機容量等方面還有待進一步的研究與創新。

（四）創新風能觀測與評估

在風能資源的調研與評估方面，中國的風電技術還有很大的提升空間。但我國的風能資源評估技術卻遠不及德國、丹麥及美國等發達國家。中國大陸在風力資源可利用區域共設有400座測風塔，高度集中在70米到120米，風能資源觀測網絡的建立仍處于初步階段。并且我國的氣候類型多樣，從南到北跨越5大氣候帶，且地形復雜，災害性天氣多，這些加大了我國風能資源的觀測評估與開發難度。

（五）應對電壓閃變等問題

在風能的開發利用中，其隨機性與間歇性的特性對電力輸送的穩定性形成了挑戰，讓風電場及接納風電變電站的電壓經常在有功功率與無功功率之間來回轉化，造成電網電壓閃變，甚至導致電壓崩潰，嚴重影響風力發電的質量。風力發電技術、設備、評估等方面的創新對提升風能資源的利用率具有重要的現實意義。

二、風力發電的發展條件

我國地域遼闊，風能資源儲備量大，分布較廣。據專家統計，全國有三分之二的地區為多風地帶。風能資源豐富的區域主要有東北、內蒙古、華北北部、云貴高原、東南沿海、新疆北部等，單就10米高度層我國風能實際可開發量就有2.53億千瓦，50米高度層的風能儲量為73億千瓦，80米層的儲量為91億千瓦，因此，我國具備大規模發展風力發電產業的資源基礎。

風能作為一種清潔能源，日益受到國家的重視，不排放任何有害氣體與廢棄物，能夠在保障生態環境的情況下實現能源的有效利用，這是風電最突出的優勢。我國的風電產業發展較快，離不開政府對風電產業的大力支持。2005年起，國家相繼出臺了多部針對可再生能源領域的法律法規與管理辦法，并制定了“可再生能源中長期規劃”，對風力發電產業的實際容量提出了發展目標。國家為扶持風力發電產業的發展，制定多方政策，支持風電設備國產化，實施“以市場換技術”的策略，不斷提升風電設備制造與技術的水平。政府還對風力發電產業實行補貼政策，據統計，僅2006年，可再生能源電價附加補貼的金額就有2.6億元，到2019年，這一數字已經飆升到866億元。

在風能資源的評估與測量方面，國家引進了加拿大、丹麥、美國等風能數值模擬評估的先進經驗，并在此基礎上研究發展適應中國地理環境、氣候特征的分析技術，研發了規范的風能資源計算評估系統，并建立了以地域信息系統與數字化技術為支撐的風能資源數據庫共享系統，實現數據的實時采集、實時傳送、統計分析、發布存儲等全功能處理流程，為風電產業的發展提供可靠、完備的基礎性數據與評估參數。

三、風力發電的發展前景

隨著可再生資源電力的廣泛應用，開發風電能源成為一種必然趨勢。為促進能源轉型，國家制定了2020年非化石能源占一次能源消費15%，2030年占20%的目標。根據風力發電發展的“十三五”規劃，到2020年，我國風電并網裝機容量應當達到2.1億千瓦以上，發電總量達到全國總發電量的6%，未來風電產業發展的空間巨大。

隨著石油、煤炭等化石能源的日益枯竭，人們的環境保護意識日漸提升，尋找清潔能源以替代傳統能源顯得愈加迫切。風能作為可再生能源擁有廣闊的應用前景，風力發電技術也越來越受到人們的關注。在國家的大力支持下，風力發電的技術不斷發展，價格不斷降低，據權威機構預測，到2024年，風力發電的成本有望下降15%，風力發電將逐步由補充型能源向替代型能源過度。

極端氣候與污染排放對環境造成嚴重威脅，可再生能源的需求量不斷增加，據研究統計，全球可再生資源的需求量將增長50%，而中國在未來的可再生資源利用方面將處于領先地位，國際能源署預測，5年之內，中國的清潔能源產量將超過歐盟。

新時期我國宏觀經濟狀況一直穩定發展，工業需求向好，電子智能產業發展迅速，人們生活水平提高，全社會用電量變大，這為風力發電產業的跨越式發展提供了需求基礎。近年來，由于風電前期安裝速度快，電網消納能力不足、風力發電不穩定等原因，一度出現了棄風限電的現象，華北、東北、西北是棄風限電的重災區，國家能源部門對這一現象十分重視，采取了多種措施，到2018年現象有所改善。2019年，國家發展改革委和國家能源局聯合發布了《關于建立健全可再生資源電力消納保障機制的通知》，為風力發電的消納提供了解決方案，風電裝機的積極性也大大提高，風電年利用量大幅增加，風電企業經濟效益提升，形成了風電產業的良性循環，為風電產業的可持續發展提供了有利條件。

參考文獻：

[1]李東林.風力發電數字化發展與技術創新[J].風能，2019（01）：82-87.