十四五背景下風力發電趨勢研究

韓穎

摘要：風能作為一種清潔能源，為國家能源結構調整，經濟變化和升級以及對環境和氣候變化的響應做出了積極貢獻。經過近30年的發展，風力渦輪機技術已經成熟，產業規模不斷擴大，政策支持也逐漸下降。我國的風電產業已經通過大規模發電進入了高質量發電階段。它將與傳統的火力發電競爭。本文在十四五背景下研究了風電產業的現狀，分析了影響產業發展的因素，并預測了產業發展趨勢。

關鍵詞：十四五;風力發電;發展趨勢

一、我國風力發電現狀

我國風力發電技術的發展仍然存在許多問題，例如變速恒頻驅動技術，大型風力發電技術和變槳距控制技術等都未取得較大突破。 大規模風力發電機幾乎全部依賴進口的低壓穿越、高壓穿越，阻尼控制等特性使電機不熟悉應用中的水和土壤，經常發生斷線事故，棄風率比較高。我國當前的風電技術是建立在基礎理論、狀態檢測、傳感技術和集成化基礎之上的。與發達國家相比，機械技術和其他領域仍然存在差距。應對這些挑戰，仍然有必要創新和加強技術研發。此外，與國外相比，國產風力發電場的利用率較低，在某些國產機器中，運行期間出現主軸故障、電機故障、變速箱故障等的頻率更高。風力發電的總體設計軟件渦輪與我國類似，資源狀況不一致，海上風電場的風電場選擇技術和風資源測量分析技術均不及歐洲發達國家。

二、十四五我國風力發電的發展趨勢

從發展理念上，“十四五”能源規劃注重生態保護，重點考慮碳減排問題;從發展思路上，“十四五”則更加注重能源的質量提升;在時間維度上，“十四五”注重更長遠發展。需要注意的是，“十四五”能源規劃是開啟能源高質量發展的第一個五年計劃，不但要解決“十四五”期間能源如何清潔低碳、安全高效發展的問題，還要為2035年、2050年的長期發展找準方向;從產業空間來看，“十四五”將注重能源全產業鏈發展;而從發展實質上來看，“十四五”則將偏重生產關系調整。

繼續開發高容量機組，同時擴大機組中單機的容量。增加風力渦輪機的單機容量可以降低操作的成本并增加操作的規模效應。為了適應大容量風力渦輪機，有必要設計直接驅動系統并使用先進的復合材料來延伸風力渦輪機葉片等，以實現單元結構設計的輕便、靈活和小型化。 2020年7月12日，在福建三峽集團福建省福清市興化灣二期海上風力發電廠，中國首臺10兆瓦海上風力發電機組成功并網發電。這是目前亞太地區最大的海上風力渦輪機，作為我國獨立研發的世界第二大海上風力渦輪機，為我國海上風力發電創造了新紀錄。

考慮到我國風力發電技術的問題，風力發電技術的未來發展趨勢主要集中在雙電源異步發電技術，直接驅動，功率轉換技術，低壓騎行技術。升級大型機組性能的主要組件，并加大對大容量直驅風力渦輪機的研究與開發。將智能控制技術引入設備操作中，例如研究改進的神經網絡，最佳功率跟蹤控制策略，以及將智能控制技術集成到整個機器設計中。通過風電技術的研發和創新應用，將確保風電系統和電網的穩定和安全運行。加快海上風力發電發展，海上風速大而穩定，海上風電場的年平均運行時間超過3000小時，年發電量比陸上發電量高50%以上，但中國的海上風電發電相對落后，主要是由于從以下四個方面來看：首先，中國企業沒有海上風力發電的核心技術;其次，中國海上風力發電的運行和維護成本較高，金額較大，海上風電項目建設需要投入更多資金;第三，海上風電并網發電的機制還不完善，營管理應包括海事管理部門，漁業部門等協調管理機制不健全。

本文從風機技術、運行維護、項目開發方向提出以下預測。

（1）直驅風機的市場份額不斷擴大。直接通過輪轂使發電機旋轉的變速箱類型是直接驅動。通過節省投資，減少傳輸鏈損失和停機時間，降低維護成本并提高可靠性，直驅式風力渦輪機的市場份額將繼續增長。

（2）智能風能技術飛速發展。智能風電場以數字化、信息化和標準化為基礎，利用大數據、云平臺和物聯網技術，提高了風電場的智能識別，智能運維、智能控制和智能決策功能，減少了維護工作量、人員、運營和維護成本，并使風電場在其整個生命周期中獲得最大的綜合收益。

（3）風電競爭力將進一步增強。隨著風輪直徑的增加，使用風能的效率逐漸提高。隨著單個機組容量增加，相同規模的風電場的投資將減少。通過智能控制進一步降低了運營和維護成本。技術的進步將促進設備價格的進一步降低，并且風力發電將比傳統的化石能源更具競爭力。

（4）有效利用風能實現價值鏈的擴展。參與風能供暖，電力輔助服務，并取代燃煤燃氣鍋爐，以實現高效率的利用。風能制氫促進制氫工業的發展。集中生產后，風氫的生產可以實現長距離，靈活的運輸和使用。

（5）風能和太陽能儲能的多能互補將有助于風電產業的發展。儲能可以解決風力發電的間歇性和可變性，提高與電網相關的性能，并減少風力發電的減少和配電。

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