【摘要】本文主要討論風(fēng)力發(fā)電于其他可再生能源相比的優(yōu)勢(shì)，以及隨著風(fēng)力發(fā)電負(fù)荷的增加，兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組面臨的材料性能問題，控制問題以及影響風(fēng)力發(fā)電最嚴(yán)重的并網(wǎng)問題。

【關(guān)鍵詞】風(fēng)力發(fā)電清潔能源兆瓦級(jí)機(jī)組機(jī)組并網(wǎng)

能源是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的原動(dòng)力，近年來(lái)，隨著全球環(huán)境污染問題的加重和化石能源的日益枯竭，尋找和利用可再生能源以代替一次能源已成為迫在眉睫的問題。在目前所發(fā)現(xiàn)的可再生能源發(fā)電中，風(fēng)力發(fā)電是目前應(yīng)用技術(shù)最成熟、發(fā)電效率最高的可再生能源之一，也是最具開發(fā)潛力的能源之一。

一、風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)勢(shì)

1、全球有著豐富的風(fēng)能資源。風(fēng)的產(chǎn)生是由于大氣受到不均勻的太陽(yáng)輻射引起的冷熱空氣對(duì)流，也可以說(shuō)是太陽(yáng)能的另外一種形式，風(fēng)能是自然界的產(chǎn)物，不需要任何額外的加工，是拿來(lái)就可以用資源。2、風(fēng)能是可再生能源。風(fēng)能是自然界的產(chǎn)物，不需要消耗其他資源開發(fā)、不需要任何額外的加工、不污染環(huán)境、拿來(lái)就可以使用的可再生資源。與火力發(fā)電相比，有著顯著優(yōu)點(diǎn)，包括其無(wú)污染性和可再生性等。3、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)目前已經(jīng)趨于成熟。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組已可以批量化生產(chǎn)，尤其在德國(guó)、丹麥等風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用比較成熟的國(guó)家，2MW和5MW這樣的高容量的機(jī)組已投入運(yùn)行，相比之下，可見我國(guó)風(fēng)力發(fā)電還有很大的發(fā)展空間。4、風(fēng)力發(fā)電建造周期短，總體成本低，占地面積小，單位面積發(fā)電量較火力發(fā)電大得多，并且可以靈活建造于各種環(huán)境下，不受地形限制。隨著遠(yuǎn)程控制的發(fā)展，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

二、風(fēng)力發(fā)電面臨的問題

2.1兆瓦級(jí)機(jī)組的控制問題

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組按照其輸出功率的大小可以分為微型（1KW以下）、小型（1～10KW）、中型（10～100KW）和大型（100KW以上），1000KW以上的稱為MW級(jí)。

最早兆瓦級(jí)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是由美國(guó)和歐洲開發(fā)研制的，后來(lái)經(jīng)過(guò)丹麥、荷蘭、德國(guó)、瑞典、意大利等國(guó)家的發(fā)展，兆瓦級(jí)機(jī)組已經(jīng)商品化生產(chǎn)，目前我國(guó)也加大力度著手研究兆瓦級(jí)機(jī)組的制造、運(yùn)行和維護(hù)等。大型的兆瓦級(jí)機(jī)組的投入會(huì)帶來(lái)新的技術(shù)性問題，首先，風(fēng)機(jī)葉片長(zhǎng)度的增加，會(huì)使得葉片旋轉(zhuǎn)式產(chǎn)生圓周方向和軸線方向上的振動(dòng)，甚至?xí)?dǎo)致葉片損壞，這就對(duì)葉片材料方面有了更高的要求，另外，風(fēng)機(jī)的動(dòng)態(tài)性能需要更好的控制，為達(dá)到準(zhǔn)確控制的目的，可以從以下兩個(gè)方面做起：一方面，檢測(cè)裝置能夠根據(jù)作用在風(fēng)機(jī)葉片上的風(fēng)力大小和風(fēng)機(jī)葉片的扭轉(zhuǎn)程度準(zhǔn)確測(cè)量出作用在風(fēng)輪上的負(fù)荷，作為控制的依據(jù).另一方面，需要準(zhǔn)確把握風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)性能。對(duì)于這方面，國(guó)外已經(jīng)有成型的相關(guān)軟件，但是面對(duì)新問題，還需改進(jìn)。

就機(jī)組的控制技術(shù)而言，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)組控制和一般的機(jī)組控制有所區(qū)別，它是一個(gè)綜合性的控制系統(tǒng)，尤其在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)展到變槳距變速控制后，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所要控制的系統(tǒng)由原來(lái)本已很復(fù)雜的控制系統(tǒng)增加了轉(zhuǎn)速和功率控制，來(lái)保證機(jī)組的安全可靠高效運(yùn)行。由于機(jī)組這個(gè)整體的系統(tǒng)是一個(gè)非線性系統(tǒng)，而目前所采用的大多是線性控制器，這就導(dǎo)致控制的不準(zhǔn)確。但是進(jìn)入二十一世紀(jì)后，人們逐漸將模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制理論應(yīng)用到真實(shí)的控制系統(tǒng)中，這種控制系統(tǒng)實(shí)際上是黑箱模型，雖然真實(shí)的內(nèi)部機(jī)理并不清楚，也無(wú)法得到一個(gè)確切的傳遞函數(shù)，但是控制算法可以通過(guò)以往機(jī)組運(yùn)行的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，也就是說(shuō)用大量的數(shù)據(jù)訓(xùn)練模型，最終得到一個(gè)近似程度可以滿足工藝要求的模型已達(dá)到風(fēng)機(jī)的在線最優(yōu)控制。

2.2風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)問題

風(fēng)電雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但也不乏一些弊端，在這其中影響風(fēng)電發(fā)張速度最嚴(yán)重的是風(fēng)電的并網(wǎng)問題。風(fēng)是自然的產(chǎn)物，熵很大（即其無(wú)規(guī)律性很強(qiáng)），那么由風(fēng)力帶來(lái)的電能也是一樣很不穩(wěn)定，對(duì)電網(wǎng)的沖擊很大，它不像火電或者核電每時(shí)每刻都可以提供一個(gè)穩(wěn)定的輸出功率，另外，更嚴(yán)重的是當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷低時(shí)，如果發(fā)電功率高，則多余的電能因無(wú)法存儲(chǔ)而直接導(dǎo)入地下，或者由電網(wǎng)被迫提高自身負(fù)荷（如加大電阻等），最終造成極大的浪費(fèi)。電網(wǎng)的波動(dòng)會(huì)對(duì)整個(gè)供電區(qū)域電網(wǎng)調(diào)度造成很大的壓力，也危害了電網(wǎng)的安全。另一方面，用戶所用的電能是有質(zhì)量要求的，當(dāng)電能質(zhì)量不符合用戶用電設(shè)備的要求時(shí)可能產(chǎn)生很多不安全隱患，正是由于電能質(zhì)量要求不斷提高，國(guó)家正投入大量資金研究職能電網(wǎng)，在智能電網(wǎng)的新趨勢(shì)下，電能單價(jià)將會(huì)根據(jù)電能質(zhì)量等級(jí)而定，而電能質(zhì)量等級(jí)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)是電壓相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電壓的偏差大小和供電頻率相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)供電頻率的偏差大小。

參考文獻(xiàn)

[1]賀德馨.中國(guó)風(fēng)能開發(fā)利用現(xiàn)狀與展望.太陽(yáng)能學(xué)報(bào)（特刊），1999

[2]易躍春.風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀、發(fā)展前景及市場(chǎng)分析[J].國(guó)際電力，2004，8（5）