浅谈风力发电现状与发展趋势

摘要：我国地理环境复杂，拥有广阔的草原、戈壁和绵长的海岸线，它们都为国家风力资源生产产业发展创造了良好先决条件，总体来看国家风力发电现状与发展趋势一片大好。本文中窥探了我国风力发电产业的发展现状、技术管理方法以及项目经济效益，并对产业未来发展趋势进行了综合展望。

关键词：风力发电：发展现状：技术管理方法：项目经济效益：未来发展趋势

当前我国正处于经济结构转型重要发展期，在该阶段亟待解决的问题颇多，其中就包括了传统非可再生能源生产与应用危机。伴随国内工农业生产规模的日益增大、非可再生能源的日益紧张，能源应用消耗矛盾问题越来越大，针对非可再生能源的管理与环境污染成为棘手问题。另一方面，采用可再生能源可在一定程度上缓解上述问题，例如太阳能发电、风力发电以及核能发电等等新型发电项目已经被纷纷提上议程并付诸实践应用。特别是风力发电，虽然其发展历史相对短暂，但已经表现出了较强势的发展趋势，其技术管理方法与项目经济效益也愈发丰富。

一、我国风力发电产业的基本发展现状

风力发电主要通过风力产生动能带动风车叶片旋转，再利用增速机提升风车旋转速度，最终由风车通过电磁效应将动能再全部轉化为电能。就我国目前已有的风电技术来看.3m/s的微风就能实现发电，且在风能转化电能过程中主要利用到风轮、塔架、发电机、储能装置、尾翼调向器等构件挖掘风中储能，提高风电生产效率。

近20年来我国风电产业呈现提速发展趋势，但由于受到各方因素制约影响，整体看来国内风电产业在技术应用与综合管理方面都还处于初级发展阶段，其中所存在的技术问题依然不少，亟待解决。以下简单谈谈我国风电产业发展现状。

（一）风能资源丰富

我国国土幅员辽阔、陆地边疆总长度超过20000km，海岸线总长度超过1.8万km.根据国家气象部门相关调研资料显示，我国风能资源蓄积丰富，其中可供陆地风能发电资源的风量超过260GW，而可供利用的海洋风能资源则更高出陆地部分的3倍以上。纵观我国整个西部、西北部地区都蕴藏了无限的风能资源。根据统计，我国目前年平均风速在6m/s以上的地区占到国土总面积的1.2%，仅次于美国、俄罗斯，位居世界第3位。

（二）风电产业蓬勃

我国的风力发电产业发展蓬勃且迅猛，早在2009年，国家新增风能发电项目数量与风电发电量均已上升到全球第1位，且10年来发展速度不减，平均每年有20座以上的风电场建成，其中每座风电场发电能力都至少在IOOMW以上。按照我国所制定的长远风能发电计划，到2020年为止希望风能发电能力至少达到1.6亿kW以上。根据专家分析，按照我国国土环境与风电资源未来发展体量，其上限可达到lOkW左右，这说明我国在风电产业发展方面是具有着广阔的发展空间的。

（三）风电生产体制制约

在虽然我国风电产业发展体量较大，发展前景大好，但就目前看来国家风电生产体制是存在制约问题的。就目前来看我国针对风力发电产业就制定了风力开发投资体制、风机发展激励体制以及国家及地方风电采购政策，这些政策在促进地方风电产业项目发展的过程中起到了重要促进作用，但因为受制于政策与规范，某些风电产业项目发展也严重受到制约，这造成了国家风电产业发展的不合理与失衡。在如此情况下，我国风电产业未来快速发展进程受到严重制约。

（四）风电设备产国产化水平制约

在过去20余年里我国的风电产业发展大多依赖于外国技术设备，在风电产业自主研发这一方面相对薄弱，这不但说明我国在过去对国家风电产业发展不够重视，还说明我国在风电设备国产化研发方面还受到极大的技术水平制约，基本上还处于风电产业技术水平远远落后于发达国家的阶段。而如果从国内风电设备市场发展方面看，进口风电设备垄断市场也有很大影响，我国绝大部分地区的风电产业发展严重依赖外国风电设备与技术，这在相当程度上提高了我国风电产业整体发展成本，对于我国自主发展风电产业是不利的。

二、我国风力发电产业的管理技术应用

近年来由于我国风电产业发展迅速，围绕风电产业发展的生产管理技术类型也逐渐丰富，下文主要介绍三点。

（一）智能化风电生产预测管理技术

风电作为一种分布式能源，其在生产管理方面需要下足功夫，主要围绕如何提高风能转化效率展开研究，提出合理管理技术策略，进而增加风电企业盈利能力。具体来讲，为了有效促进风电产业有效发展，目前某些地区已经全面启用了智能化风电生产预测管理系统，通过该技术对风电生产过程预测与智能化管理。

首先是运用到了系统中的智能化风电生产预测技术，对天气情况进行预测，采用时间序列法手段对风力发电输出功率进行合理预测与规划，不断增大风能发电可靠性。在技术应用中主要配合了用电负荷预测管理技术，一方面合理规范发电量，满足削峰填谷、能源节约条件;另一方面对风能进行中长期预测管理，结合人工智能神经网络或非线性模型对风能实施短期预测，有效提高风能预测准确性。在该过程中，还可基于多种预测管理方法综合展开风能预测过程，明确风电生产发展趋势。

其次是运用到了智能化管理技术，主要加强基于电力电子器件中的整流器研发与实践应用。考虑到风能本身具有极大不稳定性，在直接发电过程中会产生交流电能进而导致风电能生产质量低下。为此某些地区选择采用PWM整流器，配合直流同步发电系统进行并网处理，即利用直流同步发电系统配合交直交整流逆变系统实施并网技术操作处理，有效提升风电发电电能质量。

再者还运用到了低电压穿越技术，该技术的主要特点是能够保证风电发电机在电压跌落时还能保持不脱网继续运行超过600ms以上。如果电压跌落指标超过20%，风能发电机才会转入脱网运行状态，即低电压穿越技术可为电网提供无功技术支持，有效提高电网供电技术安全可靠性。

（二）大型陆上风机控制管理技术

大型陆上风机控制管理技术系统所采用的是气动设计理念，它管控策略丰富且到位，可充分将风机与风电生产过程结合起来，最大限度发挥高地风电生产技术优势，实现风电生产安全稳定管理。采用大型陆上风机主要通过其大功率与安全控制管理策略控制生产变量与生产效率，这其中就包括了变桨控制、整机控制、变速恒频控制以及整机安全、状态、运行与监测控制等等。这些管控措施追求精细化管理内涵，可指挥风机实现高效安全生产运行过程。

例如直驱式风机就采用了直接驱动技术，它不需进齿轮箱传动，主要通过风轮驱动发电机发电，在风电转换效率与降噪效率方面表现良好，可最大限度降低风机齿轮箱运行故障，提高风机生产效率，降低生产成本。运用大型陆上风机管理风电生产在我国已经获得认可，但其生产管理技术依然还处于攻关试验发展阶段，就目前的国内风电市场运作状况来看，像上海电气已经联合国外企业（ Aero-dyn）开发设计了全新2.OMW大型陆上风机，它是目前全球容量最大的陆上风机，这一风机的联合开发与生产管理应用也强化了我国自主研发风机、自主开展风电生产的决心。

（三）风力机发电系统管理技术

风力机发电系统是目前国内比较常见的风电生产管理系统，目前新型的风力机发电系统在管理技术应用方面有所丰富，加入了主动失速调节管理技术，它主要是在变桨距调节基础之上与传统定桨距失速调节有机结合起来。如果风电机生产风速度较低时，主要通过它的变桨距调节对风力机功率进行调节.不断提高风力机的气动生产效率。如果风力机功率达到额定功率后，则主要利用到桨距失速调节保证桨距角一直朝风力偏小的方向转动，在转动一定角度时观察攻角增大变化，由此加深叶轮叶片的失速能力，有效控制风力机风能收集水平，实现风力机稳定发电。

利用风力机发电系统可收集大量风能，收集能力大约在内陆收集风能的1.5倍以上。不过该技术仅仅适合在大陆管理风电生产过程，在海上风电生产方面需要消耗大量建设成本，且我国目前的海上风力发电系统在生产技术控制应用方面尚不成熟稳定，有待进一步研究强化。

三、我国风力发电产业项目的经济效益

目前我国正在大力推广风力发电产业项目发展，深度挖掘其在应用方面的巨大价值，也发现了它在项目应用与建设上的巨大经济效益优势。尽管说风电项目不存在能源成本，但需要明确一点决定其项目经济效益的因素依然和普通发电项目无二致，即总投资、运营成本以及上网电价三个方面。目前我国在风电产业项目发展方面存在总投资以及融资成本过高等问题，它们共同制约了风电项目的总体经济效益。而在上网电价方面，考虑到风电生产项目属于国家鼓励项目，所以在一定程度上它获得了来自国家电价补贴的有力支持，在上网电价方面相比于普通火力发电偏高。

目前國内的风电生产项目在利润水平上是具备一定优势的，它主要围绕静态投资总额与动态投资总额展开，目前国内的风电生产项目资产总额超过5000亿元，项目营业收入主要围绕售电展开，年发电量超过4200亿千瓦时。在国家“弃风限电”的大政策下，目前全国风电生产的弃风率大约控制在12.0%.年利润超过500亿元，年资产收益率超过15%，20年内就能收回生产成本，但项目的整体设计运营寿命却能够达到50年以上。就项目收益与影响来看，我国风电生产项目的未来发展前景一片大好，相比于传统普通火电项目拥有更明显的经济效益发展优势。

四、我国风力发电产业的未来发展趋势

我国风力发电产业发展前景大好，在未来生产发展趋势方面还主要应当围绕市场来探究。目前国内针对新能源的发展支持力度空前巨大，特别是在风电产业发展进程中更给予了相当大的政策倾斜与财政补贴，这也为国内风电产业活跃发展创造了有利条件，发展范围与发展能力扩大提升有目共睹。预测我国2020年风电装机容量将超过1.8亿kW.届时我国也会开启对风电生产系统的有效重组过程，更多建立中小型风场，配合低风速风资源开发管理技术内容将陆上风电产业发展重心逐渐移步海上，构建海上风电产业发展新格局。总体来讲，就是基于我国未来风电产业的发展进程建立沿海各省风电产业规划机制，确保我国在2020年的海上风电装机总容量达到至少3300万kW。

五、总结

作为一种可再生能源，风电资源是取之不尽用之不竭的，大力推动风电生产产业发展对我国能源资源体系建设是有利的，它在促进良好经济效益与环境效益发展的基础之上也为地方综合产业发展提供了新思路、新渠道。我国未来还需认清发展形势，基于最有效发展方案提出风电产业发展新方案，将风能逐渐发展成为我国能源体系建设主要力量。

参考文献：

[1]徐攀，杨丽红，陈家丽.江苏沿海风力发电现状及探讨[J].中国水运（下半月），2018，18（9）：90-91.

作者简介：

刘东洋，白城市洮北区能源产业服务中心，吉林白城。