风力发电技术现状及关键问题分析

张晋宇

摘 要：风能是重要的可再生能源之一，随着各国对可再生能源的重视，风能已经取得了较快的发展，成为了重要的能源补充。当前，风能发电仍然有着很多问题需要解决。

关键词：风力发电 技术发展现状 发展分析

引 言

风力发电是当前较为新颖的发电方式，在使用过程中不会对环境造成污染，而且造价较为低廉。当前全球的气候都在逐渐变暖，而在这样的背景下风力资源作为一种较为清洁的能源而被得到了广泛的应用。当前各国都在积极的研究风力发电技术，在风力发电机工作的过程中如何有效的控制发电功率是整个风力发电机正常工作的重点。

一、风力发电技术的基本发电原理

风力发电主要把风能转化为机械能为基础发电的，而后在将转化而来的机械能变成电力动能。在实际工作过程中，风力将风车扇叶带动旋转，旋转的过程中利用增速机加快扇叶的旋转速度，从而有效的促使发电机进行发电。而在风力发电过程中所使用的设备装置统一称为风力发电机组，而此发电机组又可以细致划分为风轮、发电机和塔架三个部分。其中把风能转化为机械能最主要依靠的就是风轮装置，主要由两片或两片以上的螺旋桨形状的桨叶构成。当桨叶受到风的作用時，在桨叶上产生气动力来促使风轮的转动。为了确保风轮在工作过程中始终对准风向以获得最大的功率，在实际使用的过程中需要在风轮后安装一个类似于风向标的尾舵。风力发电机的塔架就是一个支撑整个风轮、尾舵和发电机的构架。在设置铁塔的高度时，需要对实际环境中地面障碍物对风速的影响情况和扇叶实际直径的大小进行综合考量，以确保设置塔架的高度符合风力发电机实际工作的要求。发电机最主要的作用就是在风轮受到风的作用而产生恒定转速之后，再由升速机将其传递给发电机匀速运转，最终由发电机将机械能转变为电能。

二、风力发电系统的类型

常见的风力发电系统主要有三种，包括恒速感应发电系统，变速恒频双馈式发电系统和变速同步发电系统。恒速感应发电系统在当前使用的最为广泛，这种系统的构造简单，造价很低，发电过程比较容易控制，后期维护投入非常低；但是这类系统存在着不能有效控制无功补偿的问题，使得供电效率很低[2]。变速恒频双馈式发电主要使用在电力生产中，这类系统的优势在于发电具有较高的稳定性，而且容易控制，不需要无功补偿，成本低的同时对风能具有较高的转化效率；但是这类系统比较复杂，使得维护比较困难。变速同步发电系统还处于摸索阶段，而且造价很高，目前并没有太多的使用，但是该系统具备着不需要无功补偿和稳定性高的优势，具有较高的潜力。

三、风力发电存在的问题

（一）单机容量小，土地资源花费高

风力发电的主要部分是风力发电机，而风力发电的效率和风力发电机的关系很大。但是当前风力发电机的单机容量很小，发电量较低。随着人们生活水平的提升，用电需求也在提高，风力发电场为了满足增长的发电需求，会采取增加发电机数量的策略，在风力发电场中设置大量的发电机。这样的方式会造成大量的土地资源使用，甚至会导致土地资源的浪费。

（二）陆地风力发电站过于集中

社会用电量的增加为电力行业带来了很大的负担，很多风能发电场也在这种情况下建设并投入使用。大量的风力发电场都集中在城市的周边，随着城市化的提升，城市的面积也会提高，建筑会逐渐接近风力发电厂，影响风的路线，并影响到风力发电场的发电效果。同时，风力发电厂需要扩大面积提高自身的发电量，城市也会制约到风力发电厂的发展前景。

（三）发电技术缺乏经济性

风力发电主要是为了让电力的生产更加节能和清洁，但技术在使用过程中，存在经济性不足的问题，导致风力发电的成本增加，影响到风力发电的发展。这种问题对风力发电本身的可持续发展是十分不利的。

四、未来风力发电技术的发展趋势

（一）工作时的电容量不断的增大

随着科学技术水平的不断提高，风力发电技术最主要的发展趋势就是不断的提高了工作时的电容量，当前很多风力发电机的电容量基本都可以保持在一兆瓦以上，但是最大的可以达到五兆瓦。在当前的一些发达国家内已经开始使用更大电容量的发电机，美国甚至已经开始研发电容量为十兆瓦的发电机。随着科学技术水平的不断发展，在未来风力发电的最大电容量可能会达到五十兆瓦。

（二）由陆地的风力发电逐步向海上转移

当前大多数的风力发电设备都设置在陆地上，很少有设置在海上的风力发电设备。当前世界上很多风力发电技术较为成熟的国家逐渐的将陆地上的风力发电开始向海上转移。在海上建造风力发电设备其基本原理大致和陆地上的发电设备原理相同，但是在海上建造风力发电设备对土地资源没有较高的要求，减少了对于陆地上土地资源的消耗。并且一般海上的风力资源要远远大于陆地上的风力资源，提高了对于风力资源的利用效率。当前我国正在大力的研发海上风力发电技术，相信不久之后就可以投入使用。

（三）风力发电技术的发电效率将会不断的提高

随着科学技术的不断研发和改进，风力发电技术也得到了不断的完善和改进。但是一般风力发电设备一般的使用年限都较短，很难超过二十年，而且这类设备都具有较高的造价。并且在安装完成后，还需要对设备进行定期的维护和处理，极大的降低了设备整体所带来的经济效益。所以未来风力发电技术在实际工作过程中发电的效率会不断的增加，通过对设备不断的改进和完善，减小对于整个设备的负荷。

结束语

当前越来越多的人认识到了风能重要性，也不断的加强了对于风电技术的研发和改进，未来风力发电技术的建造成本将会逐渐降低，并且将会渐渐的向海上转移。在风力发电推广的过程中，想要不短的增加风力发电的规模，就需要不短的对风力发电技术进行不断的改进和完善，以此来提高风力发电的效率。在对风力发电机的功率进行控制的过程中，相应的技术人员需要对风力发电机实际的工作环境进行考察，对风力发电机组的内部结构进行不断的优化和改进，从而有效的提高风力发电设备的稳定性和高效性。

参考文献

[1] 袁凯南，袁杰.浅析我国风力发电推广中的问题与对策[J].黑龙江科技信息，2014（36）：3.

[2] 何敬辉.风力发电的运行体系操控分析[J].河南科技，2014（24）：83-84.

[3] 谭辉，孔祥福，曾凡涛.新能源发电技术研究综述[J].山东工业技术，2014（23）：173-174.