白方媛

內(nèi)蒙古中廣核風(fēng)力發(fā)電有限公司

風(fēng)機(jī)發(fā)電現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

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內(nèi)蒙古中廣核風(fēng)力發(fā)電有限公司

近年來，隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展，能源企業(yè)對(duì)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的研究力度和應(yīng)用投入也不斷加強(qiáng)。但是，在實(shí)際發(fā)展過程中，通過對(duì)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的各項(xiàng)調(diào)研中不難看出，風(fēng)力發(fā)電尚存在機(jī)組特性與風(fēng)資源、風(fēng)功率預(yù)測(cè)的匹配有待于進(jìn)一步提升，以及如何在邊遠(yuǎn)山區(qū)開發(fā)風(fēng)資源并解決運(yùn)輸困難等方面問題，對(duì)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的推廣和發(fā)展產(chǎn)生了一定的阻礙作用。為此，筆者站在大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)進(jìn)行了較為廣泛的研究，并從以下幾個(gè)方面內(nèi)容展開分析。

風(fēng)機(jī)發(fā)電；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)

隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，人類對(duì)于能源的需求也在不斷的增加。人類的生存離不開能源的開發(fā)，充足的能源是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必要條件?？萍嫉娘w速發(fā)展導(dǎo)致以煤炭﹑石油﹑天然氣為主的常規(guī)能源過度的消耗，能源短缺和環(huán)境污染成為限制各國發(fā)展的主要問題，只有大力開發(fā)新能源，才能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。新能源的開發(fā)與利用不僅能夠作為常規(guī)能源的補(bǔ)充，而且也可以有效的降低環(huán)境的污染。

1 風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀

近年來，全球風(fēng)力發(fā)電行業(yè)正進(jìn)入迅速發(fā)展擴(kuò)張階段，保持每年 20%的增速，到 2015 年該行業(yè)總價(jià)值將達(dá)到目前平均水平的 5 倍以上。風(fēng)力發(fā)電行業(yè)在技術(shù)上的成熟度和在經(jīng)濟(jì)上的可行性，再加上各國政府不斷出臺(tái)可再生能源的鼓勵(lì)政策，使得風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展前景相當(dāng)可觀。我國現(xiàn)有的風(fēng)電場(chǎng)大部分位于我國西北﹑華北和東北等地區(qū)的草原和戈壁。雖然風(fēng)能資源十分豐富，但這些地區(qū)距離負(fù)荷中心較遠(yuǎn)，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)也比較薄弱，制約了風(fēng)能資源的開發(fā)和利用。并且隨著風(fēng)電場(chǎng)規(guī)模在短期內(nèi)不斷擴(kuò)大，這一挑戰(zhàn)愈發(fā)嚴(yán)峻。同時(shí)，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的規(guī)劃嚴(yán)重滯后于發(fā)展，主要集中在基礎(chǔ)配套設(shè)施建設(shè)滯后﹑缺乏足夠的資源評(píng)價(jià)基礎(chǔ)和科學(xué)預(yù)見性﹑國家與地方規(guī)劃缺乏相互銜接等。因此，局部地區(qū)出現(xiàn)了嚴(yán)重的棄風(fēng)限電的現(xiàn)象。從自然稟賦的角度看，在這些風(fēng)電資源比較豐富的三北邊遠(yuǎn)地區(qū)進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的難度比較大，并且單純從能源輸送的角度來看，投入產(chǎn)出比并不高。應(yīng)該從高耗能產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的角度對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)規(guī)模和力度重新評(píng)價(jià)。此外，電網(wǎng)建設(shè)不可能無限制地膨脹，風(fēng)力發(fā)電的輸送也不能簡(jiǎn)單依賴電網(wǎng)的無休止建設(shè)。風(fēng)力發(fā)電未來發(fā)展的出路主要在于技術(shù)創(chuàng)新，如風(fēng)電制氫﹑儲(chǔ)能技術(shù)﹑智能微網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)等，這些舉措都給風(fēng)電的輸送和消納提供了新的解決方案。

2 我國風(fēng)電發(fā)展進(jìn)程及存在的問題

目前，通過引進(jìn)或自主研發(fā)﹑建設(shè)高水平實(shí)驗(yàn)室和測(cè)試平臺(tái)等措施，形成了比較完整的自主研發(fā)體系。金風(fēng)科技開發(fā)了永磁直驅(qū)技術(shù)，開創(chuàng)了齒輪箱之外的又一風(fēng)電技術(shù)路徑； 聯(lián)合動(dòng)力針對(duì)各類風(fēng)資源，研發(fā)了大容量﹑低風(fēng)速﹑高海拔﹑防風(fēng)沙﹑潮間帶﹑直驅(qū)永磁和?；L(fēng)機(jī)等多系列風(fēng)機(jī)產(chǎn)品。華銳風(fēng)電已經(jīng)開發(fā)出了我國自主研發(fā)﹑擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)﹑全球技術(shù)領(lǐng)先的電網(wǎng)友好型國內(nèi)首臺(tái) 6 MW 海上風(fēng)電機(jī)組，使我國成為繼德國之后第二個(gè)能自主生產(chǎn)單機(jī)容量為 6 MW 風(fēng)電機(jī)組的國家。但是，我國對(duì)大型風(fēng)力發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)的研究還十分薄弱，風(fēng)電機(jī)組的大型化﹑變槳距控制﹑無齒輪箱風(fēng)機(jī)直驅(qū)發(fā)電﹑變速恒頻運(yùn)行等先進(jìn)技術(shù)還未根本解決，大型風(fēng)電機(jī)組幾乎全部為進(jìn)口產(chǎn)品； 在風(fēng)電設(shè)備制造方面，國產(chǎn)機(jī)組設(shè)備質(zhì)量雖逐年提高，但質(zhì)量問題仍然存在。采用國產(chǎn)機(jī)組的風(fēng)電場(chǎng)，機(jī)組可利用率仍低于采用國際先進(jìn)品牌的機(jī)組。根據(jù)龍?jiān)垂镜墓浪?，整體上要低 6%左右，近五年投入運(yùn)行的一些國產(chǎn)機(jī)組也出現(xiàn)過輪轂裂紋﹑主軸問題﹑齒輪箱﹑電機(jī)故障等較大的質(zhì)量和技術(shù)問題； 在風(fēng)電機(jī)組的整機(jī)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)軟件方面，特別是依據(jù)我國風(fēng)況條件的自主設(shè)計(jì)﹑研發(fā)的兆瓦級(jí)新型機(jī)組的能力不足，尚未開發(fā)出適宜我國資源條件的風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)。

3 發(fā)展趨勢(shì)預(yù)期

隨著全球工業(yè)的發(fā)展，溫室效應(yīng)也處于逐步惡化狀態(tài)，這就對(duì)環(huán)境保護(hù)提出了更高的要求。各國紛紛將關(guān)注的焦點(diǎn)轉(zhuǎn)向清潔型能源的開發(fā)和使用上。作為一種發(fā)展初具規(guī)模且技術(shù)不斷成熟的能源利用方式，風(fēng)力發(fā)電在發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)中占據(jù)十分重要的地位，具有廣闊的市場(chǎng)發(fā)展前景。就目前而言，單機(jī)容量大型化發(fā)展優(yōu)勢(shì)比較明顯，其也必將成為風(fēng)力發(fā)電的一大重要趨向。具體來說，針對(duì)驅(qū)動(dòng)方式的不同，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)主要分為以下兩種形式：①雙饋式，其主要是通過齒輪箱多級(jí)變速來對(duì)雙饋異步發(fā)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的，這也是當(dāng)前市場(chǎng)的一種主流產(chǎn)品；②直驅(qū)式，其主要是通過風(fēng)輪實(shí)現(xiàn)對(duì)同步發(fā)電機(jī)進(jìn)行直接驅(qū)動(dòng)的。因在雙饋式驅(qū)動(dòng)方式中，變速齒輪箱位于風(fēng)力機(jī)與發(fā)電機(jī)之間，極易產(chǎn)生較大的噪音，且機(jī)械磨損程度也比較高，而使用直驅(qū)式風(fēng)力機(jī)則可以免去齒輪箱環(huán)節(jié)，不僅降低了投資成本，還減少了停機(jī)時(shí)間﹑傳動(dòng)鏈損失以及能量損失等，大大降低了噪音污染，提升了系統(tǒng)的安全性與可靠性，市場(chǎng)占有額日益增大。隨著經(jīng)濟(jì)及科技的不斷發(fā)展，電力電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的逐步成熟，使得在大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)中運(yùn)用直接驅(qū)動(dòng)永磁發(fā)電機(jī)的方式成為一種可能，未來，變速恒頻風(fēng)力發(fā)電成為一大重要趨向。

總而言之，風(fēng)力發(fā)電作為我國能源電力發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)，為實(shí)現(xiàn)能源電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展及環(huán)境保護(hù)發(fā)揮著十分重要的作用。近年來，隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展，我國風(fēng)力發(fā)電規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，其在應(yīng)用過程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生一系列技術(shù)問題，這與相關(guān)技術(shù)人員的專業(yè)水平﹑能源政策的建立及完善﹑社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著密切的關(guān)系。所以，為進(jìn)一步提升我國風(fēng)力發(fā)電技術(shù)水平，還需要采取合理措施進(jìn)一步提升技術(shù)人員專業(yè)技能﹑積極引進(jìn)西方發(fā)達(dá)國家先進(jìn)理念和技術(shù)，加大自主創(chuàng)新力度，為此為我國風(fēng)力發(fā)電的健康﹑可持續(xù)發(fā)展打下良好基礎(chǔ)。

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