风力发展技术未来发展趋势及若干问题研究

张力

摘 要：改革开放三十多年来，社会飞速发展，生活水平不断提高，人们对电力的需求也快速增长。我国目前的电源结构还是以传统火力发电为主，长期使用火力发电一次能源逐渐走向枯竭，同时造成的环境污染也是越来越严重。我国政府已承诺将进行节能减排，减少二氧化碳的排放，所以发掘新的电力技术已是迫在眉睫。本文将会对风力发电存在着的问题，以及未来的发展趋势进行分析。

关键词：风力发电；问题；技术发展

随着我国现代化技术的不断发展，利用科技手段开发能源已经成为一种趋势。随着电力需求的逐渐增多，可利用资源也逐渐减少，而且国内也面临着环境污染的威胁，发展无污染的绿色能源已经成为一种必然。同时改善我国的产业结构，也是目前社会形式发展的需求。所以，本文将会对我国新能源风力发电未来发展技术以及存在的问题进行分析。

1 风力发电行业存在的问题

1.1 盲目投资

风力发电是一种新型的产业，目前其管理制度也不像火电、水电那样成熟段。我国对风力发电行业的认识还不够成熟，在投资建设方面缺少详细可行的目标，而且也存在着盲目性和短期性。很多企业仅是以占资源的心态来面看待投资风力，对该技术未来发展前景也没有一个明确的认知，在风力发电技术发展不完善的情况下，就是纷纷涌入该行业的发展中，给市场的发展造成严重的影响，从而也给行业的发展带来了很大的风险。

1.2 产业链不全

我国的风力发电行业产业化不高。首先在核心技术方面能力不足，很多主要技术、高技术部件、零件都是从国外引进的，诸如风力发电机整体设计、变流器等等。这跟我国高端制造业还不发达是一致的，高精尖的设备，我国能依靠自主技术能力生产的还不多。虽然我国的风电市场自2010年以来就已经成为世界最大的风电市场，但经过了7年的发展，装机规模进一步扩大，但生产技术水平却没有相应的提升，我国的风电相关设备还基本都是劳动密集型的，且附加价值偏低。

1.3 资源浪费严重

在国家新能源政策的鼓励下，很多企业涌入风力发电行业的发展中。但由于受到电网消纳、地方政策等因素，不少企业并没有收到预期的效益。也有些企业的规模比较小，在投资额度方面完全不符合规模经济的发展需求。

根据国家能源局公布的资料，2015年，全年弃风电量339亿KWh，同比增加213亿KWh，平均弃风率15%，同比增加7个百分点。其中弃风较重的地区是内蒙古（弃风电量91亿KWh、弃风率18%）、甘肃（弃风电量82亿KWh、弃风率39%）、新疆（弃风电量71亿KWh、弃风率32%）、吉林（弃风电量27亿KWh、弃风率32%）。大量风力发电设备被闲置。

2 风力发电技术存在的问题

根据我国目前的发电技术进行分析，主要存在的问题表现在机械组成、安全性能、风电质量等方面。

2.1 风电质量存在的问题

虽然自然的风力资源具有很强大的能量，但是它所产生的能量却很不稳定，这是由于风力的大小和风向都处于变化的状态，所以造成风电机组产生的功率也是不稳定的。风力发电一般都是利用风轮的转动惯量来确保发电机组输出的功率是稳定的，但是这种方式容易使机组中的电子装置出现谐波情况，从而造成电能功率的下降，以至于影响供电的质量。这里需要对谐波电流进行有效控制来改善电力电子装置，同时也保证发电机产生的电压和电网电压相适应，这样才能保障机组产生的功率是持续稳定的。

我国目前使用最多的风电机组是2000kW的主流机型，虽然这种风电机组在容量方面增加不少，但是对应的知识结构却存在不足。因为如果电网容量在额定范围内，这时的电压也会出现下降情况。如果电网的运行出现问题，那么这时电压会出现不稳定性，从而影响机组输送能量的稳定性，而且也给电网带来诸多不稳定性。

2.2 风电设计方面的问题

与发达国家相比，我国风电整体设计技术还有差距，目前为止我国的变流器等核心部件还需要进口，我国的产业链还不完备，对应的行业体系也还不完备。这些问题也导致了我国的技术来源需要进口，而不能自主。

在国家产业政策的支持下，希望国内研究单位、企业能够突破技术瓶颈，实现较高的国产化率。以实现风电技术的自主升级和进步。

2.3 安全性能方面的问题

我国风力发电技术发展比较晚，所以存在的问题也是非常多，特别是在并网和输送电力方面存在一些安全问题。在安装风电机组过程中是出现故障最多的，而且安装技术人员相应的技术能力也不强，对这方面的管理工作也比较松散，在实际运行过程中总是出现脱网的现象。所以想要减少安全事故的出现，就要加强风力发电方面的安全研究，加强风电机组的运行效率，从而促进我国风力发电行业的进一步发展。

3 风力发电技术发展的趋势

3.1 大功率的中压变流器

目前，人们为了提高风力发电的功率，都向使用大功率的中压变流器方向发展。大功率中压变流器具有几种突出优势：（1）它具有的开关接口是双向的。（2）大功率中压变流器拥有三元三项的逆变器。（3）拥有二极管相位结构的多电平。有因为大功率变流器每个部件的功率也在不断提高，所以大功率中压变流器得到了普遍的认可。但是人们一般都是根据电力系统在开关方面的损耗来评价风力发电的好坏，也就是说风电设备开关的使用频率较低，那么电力系统的损耗也将会减少，从而提高电力系统的质量。虽然大功率变流器的多电平导通损耗比较高，但是在工作中的开关频率是比较低的，所以大功率變流器才被广泛的应用。

3.2 风电场使用的储能技术

随着风力发电技术在我国被广泛的应用和创新，风电场相关的储能技术也得到发展，储能技术有利于保证风电电压的稳定性，所以该技术的发展在我国电力行业备受关注。我国目前使用最多的储能系统是蓄电池，但是对目前的风力发电来说，更需要多种模式的储能系统。利用蓄电池来作为储能系统所具有的优势是放电速度非常快，但是它的放电速度会根据类型的不同发生变化，想要减少企业在风电场储能系统中投入的成本，还需要有关储能技术的专业人事加强研究，可以说风力发电未来发展的方向之一就是提高蓄电池储能相关技术，如果该技术不断得到改进，那么将会给风力发电行业带来更大的帮助。

目前出现的多能互补概念，即天然气发电、光伏发电结合风力发电，再加上智能微电网的方式，还有待实践的检验。但这也为风电的稳定输出提供了另外一种解决途径。

3.3 海上风力发电

由于我国海域面积比较辽阔，所以发展海上风力风电是可行的。海上风电具有风力资源丰富、发电利用小时数高、不占用土地林地、不消耗水资源和适宜大规模开发等优点，目前已成为我国风电发展的主要方向。但是关于利用海上风力进行发电也存在一定的问题，即如何将发电机安置在距离海岸较远的地方，并且减少安装的成本。风力发电机离海域比较近，是得不到足够的风力的。

4 结语

风力发电技术自身是对能源改善有很大的帮助，同时也能实现改善环境的目的，但是我国目前对风力发电的研究还需要继续加深。随着风力发电产业链的完善，以及相关技术水平的不断提高，相信该技术会对我国的经济发展水平，以及产业转型带来很大的帮助。

参考文献

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