新時期新能源風力發電技術的創新與未來發展研究

摘要：新時期我國正大力發展新能源事業，在這種背景下，風力發電技術開始受到高度重視并得到廣泛運用，其在解決能源危機，提升電力事業環保能力等方面可以發揮出重要作用。為此，首先對風力發電技術做出了簡要介紹，其次從智能化技術的運用、柔性塔筒技術、3D打印技術等多個方面分析了新時期新能源風力發電技術的創新，最后對其未來發展做出了探討，以此助推新能源風力發電技術不斷向好發展。

關鍵詞：新時期" 新能源風力發電技術" 柔性塔筒技術" 優化創新

Research on Innovation and Future Development of New Energy Wind Power Generation Technology in the New Era

LI Yong

Guodian Power Qinghai New Energy Development Co.， Ltd.， Xi’ning， Qinghai Province， 810000 China

Abstract： In the new era， China is vigorously developing the new energy industry. Against this backdrop， wind power generation technology has begun to receive high attention and be widely used. It can play an important role in solving energy crises and enhancing the environmental protection capabilities of the power industry. To this end， this article first provides a brief introduction to wind power generation technology. Secondly， it analyzes the innovation of new energy wind power generation technology in the new era from multiple aspects such as the application of intelligent technology， flexible tower technology， and 3D printing technology. Finally， it explores its future development to promote the continuous improvement of new energy wind power generation technology.

Key Words： New era; New energy wind power generation technology; Flexible tower technology; Optimize innovation

隨著國內生態文明建設、可持續發展戰略和雙碳戰略的不斷深入推進，新能源風力發電技術作為一種可再生能源利用措施之一，其技術優化創新還有未來發展對國內新能源事業的穩定健康發展可產生非常積極的影響。因此，有必要對新時期新能源風力發電技術的創新與未來發展做出深入研究，以此進一步提高技術發展水平，為國內新能源事業實現高質量健康發展進行助力。

1 新能源風力發電技術應用現狀

風力發電技術指的是將風能有效轉變為電能的技術。通常情況下，風力發電技術離不開風力發電機的支持，其又稱之為“風車”（如圖1），可以將風能轉變為相應機械功，在此基礎上，通過機械功促使轉子快速旋轉，最后形成交流電。目前來看，風力發電技術主要包括以下幾種關鍵技術。

1.1 風功率預測技術

此項技術指的是借助氣象數據和風場測量數據信息，對未來一段時間當中的風力發電機組實際輸出功率做出有效預測。在實踐運用中，根據不同的標準，風功率預測技術按可以劃分為多種不同類型[41]"，如根據預測模型能夠將其分為物理、統計和組合預測技術。其中：物理模型預測技術是指借助設施裝置有效地對風電場附近區域的實際氣候情況做出有效模擬，以此獲取到較為可靠的風向、風速、氣壓等一系列的環境數據信息，然后再開展風電功率模型的建設和分析工作；統計預測模型是指借助數學函數等，根據相關性分析有效獲取預測結果，通過計算分析出既有數據信息和預測數據之間存在的數學關系，這種技術常用數學工具包括機械學習算法、時間序列等；組合模型預測技術是借助整合其他功率預測方法，來打造與實際情況大體一致的預測模型，然后借助各類預測方法的優點來有效獲取相對更為精準的功率預測結果，從而為有關決策的制定提供可靠支持。

1.2 定槳距失速調控技術

定槳距失速調控技術是指在具有一定剛度的結構上通過焊接將相應螺距風機葉片和輪轂（如圖2）進行固定。此項技術可以精簡放電系統結構，進一步提升風電機組運作期間的平穩性。但實際運用期間，該技術無法根據風場具體情況對葉片頂角實施進行科學、合理調整，所以難以對風能資源進行充分利用，容易影響實際發電量。

1.3 分布式接入技術

目前，分布式接入技術在規模較小的風電場中有著較為廣泛的運用，同時其在10[42]" kV和35 kV電網中可以發揮出良好的價值和作用。對于這一類電網來講，整體建設期間通常均表現出較強的分散性，所以合理運用分布式接入技術能夠讓風電接入電網系統期間，保證各個電源點容量處于較小的狀態，這樣可以促進電網實現穩定、可靠的運行，從而提升電能供應質量^[1]。

2" 新時期新能源風力發電技術的創新研究

2.1 智能化技術的運用

新時期新能源風力發電技術的創新發展中智能化技術的運用屬于一個重點內容，可以顯著提高風電系統運行的穩定性和可靠性。其中，智能轉子屬于一個重點內容，其可以借助傳感器、數據分析技術等多種高新技術手段，對風機葉片開展實時動態檢測和調控，有助于進一步提高風電機組的整體運行效率和可靠性。除此之外，智能轉子還可以實時對風場環境條件做出有效感知，然后利用對葉片角度、轉子轉速等有關參數的智能化調整，來達到提高發電效率的目的，能夠進一步減少機組損耗、顯著降低維護成本^[2]。

2.2 柔性塔筒技術

傳統的鋼混等風機塔筒存在重量大、制造成本高、運輸難度大等問題，柔性塔筒技術能夠在較大程度上緩解上述問題的困擾。柔性塔筒（如圖3）主要借助一些輕質和高強度的材料制成，同時還可以設置結構控制系統、安裝阻尼器裝置等，用以改善風機塔筒自身固有頻率，有助于顯著提升風機塔筒的抗風、抗震性能。此外，柔性塔筒還可以有效適應各種比較復雜的風場環境，進一步減少材料損耗，降低制造和維護成本，有助于提高風力發電的經濟性與可靠性。

2.3 3D打印技術的應用

通過在風力發電技術中引入3D打印技術能夠促進風力發電設備生產制造工作的有效革新優化。借助該技術能夠對風機葉片、塔筒等開展定制化設計工作，并且可以提高生產制造效率和質量，進一步減少材料浪費，還可以有效提升各類部件的生產精度，從而使其具備更為良好的應用性能^[3]。

2.4 渦輪機設計創新

新時期，風力渦輪機的設計創新同樣是風力發電技術創新的關鍵點，能夠進一步提升渦輪機的運轉性能和可靠性。例如：通過對渦輪機葉片（如圖4所示）進行合理設計和優化改良，可以進一步提高風能捕獲效率，有助于提高發電的效率和質量，如一些新型葉片對高新材料進行了運用，并且空氣動力學模型進行了引入，能夠大幅度減少風阻，實現動力輸出的顯著提高，同時還可以減少噪聲。除此之外，借助可調節角度的葉片或安裝智能化控制系統，還能夠結合風場風速和風向對渦輪機葉片角度做出科學調控，從而進一步提高風能轉化效率^[4]。

3" 新時期新能源風力發電技術未來發展探討

新時期，數字化發展已經成為風力發電技術的一個必然發展趨勢，通過將各種高新數字化技術有效整合于風力發電技術，能夠進一步提高風電機組發電效率和質量，同時可以為各項決策的制定提供充足可靠的數據支持。未來，風力發電技術可能會對以下技術進行更為深入的運用。

3.3.1 人工智能[43]"技術

借助機器學習算法等，可以對風電機組運行數據開展高效的分析工作，打造出運行模型，從而可以持續對風電機組布局和控制做出優化改進，大幅度提高風能的實際利用率。同時，配套使用傳感器等技術能夠實現對風電機組各類設備、部件和基礎設施的實時動態監控，自動化地完成故障和異常分析工作，并完成故障預警，提高檢修效率[44]"。

3.3.2大數據技術

[45]"大數據技術主要用來分析風電場中的海量數據信息，并配合人工智能算法，達到風電場智能化管理的目的，有助于提高風電機組的運維效率[46]"。

3.3.3物聯網技術[47]

借助傳感器、監控技術等實時動態地對整個風電機組的實際運行狀態開展監控活動，以此完成溫度、轉速、振動等一系列重要參數的收集工作，確保各類數據可以自動化完成采集、存儲和傳輸[48]"。

3.3.4數字孿生技術

[49]"數字孿生技術能夠用來打造風電場數字孿生模型，這樣能夠為風電場運維管理等工作有效提供虛擬仿真支持，有助于提高各項決策的科學性等。

4" 結語

綜上所述，在新時期、新能源背景下，國內風力發電技術擁有更為廣闊的發展空間，其在緩解能源緊缺問題、有效保護生態環境等方面均可以發揮重要的價值和作用。因此，有關單位應立足當下，做好當前的風力發電技術運用工作，并展望未來，切實迎合未來能源產業的發展趨勢、環保政策的變化等，加大風力發電技術的研發創新力度，以持續提高風力發電的效率和質量，推動風力發電事業真正地實現高質量健康發展。

參考文獻

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