浅谈风力发电现状与发展趋势

霍宣佑

摘要：在新的社会发展环境下，人们对可再生能源方面的发展投入了大量的关注，可再生能源是现如今我国重点研发的能源项目，通过以可再生能源代替不可再生能源，一方面能够有效的降低对能源的消耗，同时也能够降低部分能源消耗所带来的一系列环境污染，并且可再生能源的成本比不可再生能源要低很多，但是却和不可再生能源具有相似的效果。从电力发展方面来看，风力发电是一种典型的电力清洁能源，通过利用风能进行发电，实现了对自然资源的有效利用，并把自然资源转化为了可再生电力资源，在很大程度上的节省了能源的消耗，在一定程度上的缓解了我国资源紧缺的问题，具有大量的优点。但就目前我国的风力发展情况来看，其中还存在有较多的问题，如何采取有效的措施去解决这些问题，是确保风力发电长远发展的关键所在。       

关键词：风力发电；现状；发展趋势

1、现阶段为我国风力发电的发展现状

        1.1我国的风力资源存在分布不均匀的问题

        风力发电的核心资源就是风力资源，因此风力发电也只有在风力资源较为丰富的地区才可以时候，而由于我国占地面积巨大，这就导致了风力资源分布存在了分布不均匀分的问题。如在我国的西北地区，这部分地区的地理环境较为不好，不适宜大量人口的居住，但是在该地区却有着非常丰富的风力资源，非常适合进行风力发电。但是在我国的南方地区，这部分地区由于有大量的山丘，地势非常不平坦，风力在吹动的过程中很容易会被山丘所拦截，从而导致人们无法顺利的捕捉到风力来进行使用，因此对于这部分地区来说，是不太适合进行风力发电的。这种风力分布不均匀的现象在我国十分常见，而这也成为了限制风力发电在全国范围内进行发展的关键制约因素，在很大程度上的限制了风力发电的进一步应用以及发展。

        1.2与风力发电相关的产业发展不平衡

        风力发电不仅需要丰富的风力资源，同时也需要一些基础的发电基础设施，通过利用这些基础设施，将风力转化为电力，从而完成整个发电过程，因此对于风力发电来说，风力资源与基础发电设施是缺一不可的。但是就现阶段我国的风力发电情况来看，与风力发电相关的产业发展非常不平衡，主要表现为风力发电的基础设施建设发展不均衡，没有形成一个相对完善的产业链，很多先进的风力发电基础设施以及关键的零部件，都还需要从国外进口，这在很大程度上的增加了风力发电的建造成本。除此之外，风力发电还面临有管理困难的问题，因为风力发电所涉及到的知识领域有很多，会牵扯到非常多的技术条件，而基础条件的不同也会导致所需要的设备不同，因此整体上来看，风力发电的管理工作是非常复杂且困难的，至今为止也没有形成一个完善的管理体系，影响到了我国风力发电的正常发展。

        1.3建设风力发电设备所需要的成本较高

近年来我国社会经济的发展速度逐渐增长，带动了很多行业的迅猛发展，而这也产生了更大量的电能消耗，而要想保持较高的发展速度，那么就必须进一步的增加发电量，风力发电作为一种重要的发电模式，其自然也就受到了广泛的关注，现阶段人们需要扩大风力发电的规模，提高风力发电的效率，但是由于风力发电设备所需要的成本较高，因此在这样的情况下，不可能通过大量的扩建风力发电设备来提高电力的生产效率，这样会使得成本投入超出风力发电所带来的经济效益。而要想解决相关的问题，可以通过增加单机的容量来实现，但就目前我国在这方面的科技水平来看，实现这一目标并不简单，在部分用电量大的地区，会采用增加风力发电机组的数量，从而形成了恶性循环，使得发电成本一直居高不下。
2、现阶段我国风力发电的发展趋势
       2.1向大型化方向发展
       让风力发电设施朝着大型化的方向进行发展，可以增加风力发电的单机容量，从而实现减少建设成本的目标。需要注意的是，对于一些大型的风力发电设施来说，不能够通过仅靠增加叶片的面积来实现单机容量的增加，这样不仅不会明显的增加发电效率，同时也会进一步的增加建造成本。而是要采用分段式叶片的方法，建立多组叶片，并要在叶片制作过程中加入新型的高效节能材料，增加叶片硬度以及质量的同时节省建造成本，增加风力发电的经济效益，这在未来是风力发电的一个主要发展方向。
       2.2研发新型的风力发电机
       风力发电机是风力发电系统的核心部件，风力发电机是否具有较高的工作效率将会对风力发电量造成极为重要的影响。在经过多年的研发后，目前我国所采用的无刷交流双馈异步发电机是具有代表性的一批新型发电机，通过对这些新兴发电机的使用，在很大程度上的提高了风力发电的效率，增加了整个风力发电产业的经济利益。因此在科技迅速发展的当代，也需要继续研发新型的风力发电机来确保风力发电行业的高效发展。
       2.3海上风力发电逐渐兴起
       随着用电量的不断提高，我国对风力发电的建造数量也在不断提高，但是风力发电的建造需要占用巨大的土地面积，而土地资源同样也是我国目前较为稀缺的资源之一，因此为了能够在不占用土地资源的情况下建造风力发电设施，就开始考虑进行海上风力发电。海上风力发电具有很多有点，如海上的风力资源十分丰富，能够明显的增加风力发电的发电量，并且海上的面积几乎是用之不尽的，这在很大程度上的节省了大量的土地资源。但是海上风力发电也具有较为明显的短板，那表示建造过程与地面工程相比，会更加困难，以现阶段我国的技术手段来看，建造海上风力发电站所需要的时间以及成本会相对较高，然而从长远的角度来看，海上风力发电是必然的，因此如何快速的实现海上风力发电，也是现如今我国风力发电行业的关注重点[2]。

       2.4单机大容量
　　　当前，风力发电技术在实施过程中，由于会占用一定的土地，将会造成土地紧张，因此为避免这类问题的发展，风力发电技术应向着单机大容量方向发展。单机大容量即增加一组发电机容量，结合地区实际用电情况适当增加容量，当然要确保所增加的容量在风力发电机所能接受范围内，这样就能避免建设多个发电机组而浪费国家土地和资源问题，有很多地区在用电量上有着很高的要求，而在这种情况下，相关部门必须对风力发电技术进行改革和创新，不断加强对发电机组的研究，才能设计出满足地区发展的大容量单机发电组，这是未来风力发电技术的发展趋势[3]。
       2.5结构设计向紧凑、柔性、轻盈化发展

随着风电机组单机容量的不断增大，为了便于运输和安装，要求机组在结构设计上做到紧凑、柔性和轻盈化。充分利用高新复合材料加长风机叶片；采用直驱动系统、调向系统放在塔架底部；整个驱动系统被置于紧凑的整铸框架上，使荷载力以最佳方式从轮毂传导到塔筒上等。
       2.6风轮桨距角能改变
　　　风能由于具有爆发性与随机性等特点，传统定桨距难以适应风速变化，从而制约了风能利用效率的提高。但采用变桨距后，使风轮桨距角能改变，即使风速发生变化，也能使风轮的叶尖速比始终保持在最佳状态，从而能最大化地将风能利用起来。同时当电网发生故障时，也能通过对叶轮桨距角的调整减少对风能的捕获，从而有利于配合低电压穿越控制策略或机组紧急停机。
       2.7双馈异步发电技术
　　　双馈异步风力发电机由定子绕组直连定频三相电网的绕线型异步发电机和安装在转子绕组上的双向背靠背IGBT电压源变流器组成。由于采用了交流励磁，发电机和电力系统构成了“柔性连接”，即可根据电网电压、电流和发电机的转速来调节励磁电流，精确的调节发电机输出电流，使其能满足要求，是目前应用最为广泛的风力发电机。在未来较长一段时间内，双馈异步发电技术仍将在风电发电技术中占据主导地位。
       2.8引入智能控制技术
　　智能控制技术将是未来各行各业应用的关键手段，在风电行业也不例外。利用智能控制技术，可有效解决非线性、随机扰动等问题。同时，风机桨距角可利用智能控制技术进行优化调节。在风机设备制造过程中，借助智能控制技术，可减少或避免机组的极限及疲劳载荷。       
3、结束语
        总之，进一步加强风力发电现状与发展趋势的研究是有效推动我国风力发电行业发展的关键所在，相关人员要加强对该方面的关注程度，积极的学习并掌握新型的风力发电技术，增加先进设备的应用，同时也需要对现阶段所存在的相关问题进行深入的研究，分析问题并制定出具有针对性的解决方案，通过采取有效的措施来促进产业发展。
参考文献：
        [1]刘彦东.风力发电现状及对策[J].内蒙古石油化工,2019(5):74-75．
        [2]孟明,靖言,李和明.风电多元化应用及其相关技术[J].电机与控制应用,2019,38(3):1-6．
          [3]吕金鹏.风力发电的发展状况与发展趋势[J].决策探索，2018(01).