风力发电的关键技术分析与发展趋势

薛珍丽 刘海元

（甘肃能源集团有限责任公司,甘肃 庆阳 745000）

风是由空气流动引起的一种自然现象，它是由太阳辐射热引起的。因地表受太阳辐照后气温等变化不均造成大量空气流动，其所产生的动能就称为风能。利用风力发电具有环境效益好、基建周期短、装机规模灵活等优点。世界气象组织（WMO）和中国气象局气象科学研究院的数据分析表明，地球上可利用的风能资源为可利用水能的20倍，约为200亿KW，风能资源相当丰富。在应对当前全球气候变暖等环境危机的背景下，风能作为一种具备相当优势、技术成熟、成本可观的清洁型能源，已经受到了广泛重视并成为具有广阔应用前景的能源之一。在本文中，将针对风力发电的关键技术及其发展趋势进行分析。

1 风力发电的关键技术分析

1.1 构建分布有致、可持续发展的风力发电系统

由于风力资源分布不均的原因，我国目前的风力发电系统存在着不均衡的状况。我国目前的风力资源分布呈现东南沿海与西北区域较为丰富，其他地区较为贫乏的状况，因而风力发电企业在东南与西北区域发展较为成熟，产业分布密集，产能稳定，其他地区则较为疏弱，这就导致在能源丰富地区可能产能大量过剩，而匮乏地区却出现电力供应紧张的状况。要依靠风力技术发电，必须对这个问题予以重视，统筹部署，优化系统内部结构，大力发展电力远距离传输等问题，着力形成分布有致、能够保障供给的电网，从而优化整个风力发电系统。

1.2 完善基建产业链建设

风力发电的逐步建设必然对风电基建逐步具有更高、更完善的要求，而我国目前的风力发电机组等各个方面对于满足发展前景的要求还力不从心。从现状来看，机械零件等方面还能满足需求，但在核心部件方面无论是前沿技术还是生产水平都不够理想。具体表现在风力发电机组还不能进行整机设计，在运输、监测、维护、咨询等方面还没有形成系统的体系，并且电气可编程控制和集电环等重要部件都要靠国外供给。所以产业链建设也是风力发电技术发展的关键一环。

1.3 促进理论与实践相结合

风力发电技术处于较快的发展水平，而这必然导致理论论证与实践技术难以追及，难以进行精细载荷极限的计算。目前我国机组的单机容量已经从原有的600KW 变成现在的1.5MW，但在实际应用与发展预期中仍然难以保障需求，由于单机容量大型化具有能够降低整体投入成本、增强单位面积的装机容量与发电效率等优势，势必将成为风力发电进一步发展的方向，而我国在这方面的理论与实践技术还远远不够支持其发展。以上瓶颈阻碍了我国风力发电技术的进一步跨越性发展。

1.4 进一步提高保障风力发电机组的安全性能

由于风力发电技术的急速发展，研究试验周期不足，在安全保障等方面难免还存在缺陷，风力发电机组发生事故没有足够的经验预期与保障。目前问题主要发生于对技术具有要求的装机阶段各个技术环节与风力发电系统管理上，尤其是并网与输送。安全性能不高使其可靠性收到相当的影响，容易给社会带来人员安全、财产等损失。在此应该由相关技术人员针对风力发电机组脱网等问题完善成熟的相关注意事项与相关事故发生应急机制，并对一线操作人员进行专业性培训与定期考核，进一步提高风力发电技术的稳定性、安全性与可发展性。

2 发展趋势预期

随着温室效应的恶化，环境保护的需求更是迫在眉睫。各国对向清洁型能源转型的需求必将进一步强化，对清洁型能源的应用也会越来越广泛。风力发电作为技术较为成熟、发展初具规模的能源，在低碳经济中占有重要地位，在未来发展中必然也将有广阔的发展前景。由于单机容量大型化所具有的一系列优势，其将成为风力发电发展的重要趋势。从风轮到发电机的驱动方式来区分，目前主要有两种: ①通过齿轮箱多级变速驱动双馈异步发电机,简称为双馈式,是目前市场上的主流产品；②风轮直接驱动同步发电机,简称为直驱式。由于双馈式驱动方式中风力机和发电机之间存在变速齿轮箱,容易造成噪音大、机械磨损高的缺点。而在直驱式风力机可省去齿轮箱,能够节约投资、减少传动链损失和停机时间、减少能量损失、降低发电成本和噪声，具有维护费用低、可靠性好等优点,在市场上正在占有越来越大的份额。随着电力电子技术和计算机控制技术的不断进步,故大型风力发电机使用直接驱动永磁发电机成为可能,成为变速恒频风力发电的重要趋势之一。

3 结语

风力发电作为较为新兴的科技，在发展过程中还需要政策与先进技术的支持，以达成产业化与商业化。今后的二十年，风力发电技术将进入快速发展的黄金时期，风力发电产业也将成为增长空间最大、发展速度最快的能源产业，我国应当积极发展前沿技术，完善相关基建体系，使风力发电产业得以发展与成熟，以满足更大范围的电力需求，促进能源转型与经济可持续性发展。

[1]兰立君,王培红,陆璐,钱瑾.风力发电及其关键技术研究[A].中国工程院.长三角清洁能源论坛论文专辑[C].中国工程院:,2005:4.