淺談風力發電現狀與發展趨勢

摘要：我國地理環境復雜，擁有廣闊的草原、戈壁和綿長的海岸線，它們都為國家風力資源生產產業發展創造了良好先決條件，總體來看國家風力發電現狀與發展趨勢一片大好。本文中窺探了我國風力發電產業的發展現狀、技術管理方法以及項目經濟效益，并對產業未來發展趨勢進行了綜合展望。

關鍵詞：風力發電：發展現狀：技術管理方法：項目經濟效益：未來發展趨勢

當前我國正處于經濟結構轉型重要發展期，在該階段亟待解決的問題頗多，其中就包括了傳統非可再生能源生產與應用危機。伴隨國內工農業生產規模的日益增大、非可再生能源的日益緊張，能源應用消耗矛盾問題越來越大，針對非可再生能源的管理與環境污染成為棘手問題。另一方面，采用可再生能源可在一定程度上緩解上述問題，例如太陽能發電、風力發電以及核能發電等等新型發電項目已經被紛紛提上議程并付諸實踐應用。特別是風力發電，雖然其發展歷史相對短暫，但已經表現出了較強勢的發展趨勢，其技術管理方法與項目經濟效益也愈發豐富。

一、我國風力發電產業的基本發展現狀

風力發電主要通過風力產生動能帶動風車葉片旋轉，再利用增速機提升風車旋轉速度，最終由風車通過電磁效應將動能再全部轉化為電能。就我國目前已有的風電技術來看.3m/s的微風就能實現發電，且在風能轉化電能過程中主要利用到風輪、塔架、發電機、儲能裝置、尾翼調向器等構件挖掘風中儲能，提高風電生產效率。

近20年來我國風電產業呈現提速發展趨勢，但由于受到各方因素制約影響，整體看來國內風電產業在技術應用與綜合管理方面都還處于初級發展階段，其中所存在的技術問題依然不少，亟待解決。以下簡單談談我國風電產業發展現狀。

（一）風能資源豐富

我國國土幅員遼闊、陸地邊疆總長度超過20000km，海岸線總長度超過1.8萬km.根據國家氣象部門相關調研資料顯示，我國風能資源蓄積豐富，其中可供陸地風能發電資源的風量超過260GW，而可供利用的海洋風能資源則更高出陸地部分的3倍以上。縱觀我國整個西部、西北部地區都蘊藏了無限的風能資源。根據統計，我國目前年平均風速在6m/s以上的地區占到國土總面積的1.2%，僅次于美國、俄羅斯，位居世界第3位。

（二）風電產業蓬勃

我國的風力發電產業發展蓬勃且迅猛，早在2009年，國家新增風能發電項目數量與風電發電量均已上升到全球第1位，且10年來發展速度不減，平均每年有20座以上的風電場建成，其中每座風電場發電能力都至少在IOOMW以上。按照我國所制定的長遠風能發電計劃，到2020年為止希望風能發電能力至少達到1.6億kW以上。根據專家分析，按照我國國土環境與風電資源未來發展體量，其上限可達到lOkW左右，這說明我國在風電產業發展方面是具有著廣闊的發展空間的。

（三）風電生產體制制約

在雖然我國風電產業發展體量較大，發展前景大好，但就目前看來國家風電生產體制是存在制約問題的。就目前來看我國針對風力發電產業就制定了風力開發投資體制、風機發展激勵體制以及國家及地方風電采購政策，這些政策在促進地方風電產業項目發展的過程中起到了重要促進作用，但因為受制于政策與規范，某些風電產業項目發展也嚴重受到制約，這造成了國家風電產業發展的不合理與失衡。在如此情況下，我國風電產業未來快速發展進程受到嚴重制約。

（四）風電設備產國產化水平制約

在過去20余年里我國的風電產業發展大多依賴于外國技術設備，在風電產業自主研發這一方面相對薄弱，這不但說明我國在過去對國家風電產業發展不夠重視，還說明我國在風電設備國產化研發方面還受到極大的技術水平制約，基本上還處于風電產業技術水平遠遠落后于發達國家的階段。而如果從國內風電設備市場發展方面看，進口風電設備壟斷市場也有很大影響，我國絕大部分地區的風電產業發展嚴重依賴外國風電設備與技術，這在相當程度上提高了我國風電產業整體發展成本，對于我國自主發展風電產業是不利的。

二、我國風力發電產業的管理技術應用

近年來由于我國風電產業發展迅速，圍繞風電產業發展的生產管理技術類型也逐漸豐富，下文主要介紹三點。

（一）智能化風電生產預測管理技術

風電作為一種分布式能源，其在生產管理方面需要下足功夫，主要圍繞如何提高風能轉化效率展開研究，提出合理管理技術策略，進而增加風電企業盈利能力。具體來講，為了有效促進風電產業有效發展，目前某些地區已經全面啟用了智能化風電生產預測管理系統，通過該技術對風電生產過程預測與智能化管理。

首先是運用到了系統中的智能化風電生產預測技術，對天氣情況進行預測，采用時間序列法手段對風力發電輸出功率進行合理預測與規劃，不斷增大風能發電可靠性。在技術應用中主要配合了用電負荷預測管理技術，一方面合理規范發電量，滿足削峰填谷、能源節約條件;另一方面對風能進行中長期預測管理，結合人工智能神經網絡或非線性模型對風能實施短期預測，有效提高風能預測準確性。在該過程中，還可基于多種預測管理方法綜合展開風能預測過程，明確風電生產發展趨勢。

其次是運用到了智能化管理技術，主要加強基于電力電子器件中的整流器研發與實踐應用。考慮到風能本身具有極大不穩定性，在直接發電過程中會產生交流電能進而導致風電能生產質量低下。為此某些地區選擇采用PWM整流器，配合直流同步發電系統進行并網處理，即利用直流同步發電系統配合交直交整流逆變系統實施并網技術操作處理，有效提升風電發電電能質量。

再者還運用到了低電壓穿越技術，該技術的主要特點是能夠保證風電發電機在電壓跌落時還能保持不脫網繼續運行超過600ms以上。如果電壓跌落指標超過20%，風能發電機才會轉入脫網運行狀態，即低電壓穿越技術可為電網提供無功技術支持，有效提高電網供電技術安全可靠性。

（二）大型陸上風機控制管理技術

大型陸上風機控制管理技術系統所采用的是氣動設計理念，它管控策略豐富且到位，可充分將風機與風電生產過程結合起來，最大限度發揮高地風電生產技術優勢，實現風電生產安全穩定管理。采用大型陸上風機主要通過其大功率與安全控制管理策略控制生產變量與生產效率，這其中就包括了變槳控制、整機控制、變速恒頻控制以及整機安全、狀態、運行與監測控制等等。這些管控措施追求精細化管理內涵，可指揮風機實現高效安全生產運行過程。

例如直驅式風機就采用了直接驅動技術，它不需進齒輪箱傳動，主要通過風輪驅動發電機發電，在風電轉換效率與降噪效率方面表現良好，可最大限度降低風機齒輪箱運行故障，提高風機生產效率，降低生產成本。運用大型陸上風機管理風電生產在我國已經獲得認可，但其生產管理技術依然還處于攻關試驗發展階段，就目前的國內風電市場運作狀況來看，像上海電氣已經聯合國外企業（ Aero-dyn）開發設計了全新2.OMW大型陸上風機，它是目前全球容量最大的陸上風機，這一風機的聯合開發與生產管理應用也強化了我國自主研發風機、自主開展風電生產的決心。

（三）風力機發電系統管理技術

風力機發電系統是目前國內比較常見的風電生產管理系統，目前新型的風力機發電系統在管理技術應用方面有所豐富，加入了主動失速調節管理技術，它主要是在變槳距調節基礎之上與傳統定槳距失速調節有機結合起來。如果風電機生產風速度較低時，主要通過它的變槳距調節對風力機功率進行調節.不斷提高風力機的氣動生產效率。如果風力機功率達到額定功率后，則主要利用到槳距失速調節保證槳距角一直朝風力偏小的方向轉動，在轉動一定角度時觀察攻角增大變化，由此加深葉輪葉片的失速能力，有效控制風力機風能收集水平，實現風力機穩定發電。

利用風力機發電系統可收集大量風能，收集能力大約在內陸收集風能的1.5倍以上。不過該技術僅僅適合在大陸管理風電生產過程，在海上風電生產方面需要消耗大量建設成本，且我國目前的海上風力發電系統在生產技術控制應用方面尚不成熟穩定，有待進一步研究強化。

三、我國風力發電產業項目的經濟效益

目前我國正在大力推廣風力發電產業項目發展，深度挖掘其在應用方面的巨大價值，也發現了它在項目應用與建設上的巨大經濟效益優勢。盡管說風電項目不存在能源成本，但需要明確一點決定其項目經濟效益的因素依然和普通發電項目無二致，即總投資、運營成本以及上網電價三個方面。目前我國在風電產業項目發展方面存在總投資以及融資成本過高等問題，它們共同制約了風電項目的總體經濟效益。而在上網電價方面，考慮到風電生產項目屬于國家鼓勵項目，所以在一定程度上它獲得了來自國家電價補貼的有力支持，在上網電價方面相比于普通火力發電偏高。

目前國內的風電生產項目在利潤水平上是具備一定優勢的，它主要圍繞靜態投資總額與動態投資總額展開，目前國內的風電生產項目資產總額超過5000億元，項目營業收入主要圍繞售電展開，年發電量超過4200億千瓦時。在國家“棄風限電”的大政策下，目前全國風電生產的棄風率大約控制在12.0%.年利潤超過500億元，年資產收益率超過15%，20年內就能收回生產成本，但項目的整體設計運營壽命卻能夠達到50年以上。就項目收益與影響來看，我國風電生產項目的未來發展前景一片大好，相比于傳統普通火電項目擁有更明顯的經濟效益發展優勢。

四、我國風力發電產業的未來發展趨勢

我國風力發電產業發展前景大好，在未來生產發展趨勢方面還主要應當圍繞市場來探究。目前國內針對新能源的發展支持力度空前巨大，特別是在風電產業發展進程中更給予了相當大的政策傾斜與財政補貼，這也為國內風電產業活躍發展創造了有利條件，發展范圍與發展能力擴大提升有目共睹。預測我國2020年風電裝機容量將超過1.8億kW.屆時我國也會開啟對風電生產系統的有效重組過程，更多建立中小型風場，配合低風速風資源開發管理技術內容將陸上風電產業發展重心逐漸移步海上，構建海上風電產業發展新格局。總體來講，就是基于我國未來風電產業的發展進程建立沿海各省風電產業規劃機制，確保我國在2020年的海上風電裝機總容量達到至少3300萬kW。

五、總結

作為一種可再生能源，風電資源是取之不盡用之不竭的，大力推動風電生產產業發展對我國能源資源體系建設是有利的，它在促進良好經濟效益與環境效益發展的基礎之上也為地方綜合產業發展提供了新思路、新渠道。我國未來還需認清發展形勢，基于最有效發展方案提出風電產業發展新方案，將風能逐漸發展成為我國能源體系建設主要力量。

參考文獻：

[1]徐攀，楊麗紅，陳家麗.江蘇沿海風力發電現狀及探討[J].中國水運（下半月），2018，18（9）：90-91.

作者簡介：

劉東洋，白城市洮北區能源產業服務中心，吉林白城。