電力工程可持續發展與風力發電

馮哲建

【摘 要】近年來，各種能源緊缺、環境污染嚴重，發展低碳、節能、可再生的新能源已成為各國發展的首要任務。在此背景下，清潔可再生的風能在電力工程領域得到了越來越廣泛的應用與普及。風力發電是一種具有大規模開發條件的可再生能源之一，是電力可持續發展的重要組成部分，全球風電的大規模開發促進了新能源的持續穩定發展。

【關鍵詞】電力工程;可持續發展;風力發電

電力是現代能源發展的核心，能源安全穩定供應是社會經濟發展的基礎，電力可持續發展是能源穩定供應的重要保障。隨著科技的進步及環保的需要，可再生能源是未來能源發展的主要方向。而風力發電是最成熟、開發規模最大的可再生能源之一，有著廣闊的發展前景。本文對電力工程可持續發展與風力發電進行了重點論述。

一、我國風力發電現狀

我國并不是開發和使用風能最早的國家，但卻擁有著驚人的發展速度。以風力發電廠的裝機容量為例，裝機容量正以平均每年一定量的增長幅度穩步遞增。當前，很多地區都建立起了風力發電場廠，并且裝機容量已達到了一定的規模，因此，我國的風力發電已取得了十分不錯的成績。我國的風力發電雖然發展快速，但與其他國家相比較仍處于中游階段。這說明了我國的風力發電依然有發展上升的空間，因此需要繼續不斷的研究，并借鑒其他國家的先進技術，促進我國風力發電行業的穩步發展。

二、風力發電在電力工程可持續發展中的作用

1、有效抑制溫室效應。溫室效應的產生導致了全球氣溫變暖、冰川融化、海平面上升，給人類的生存構成了一定威脅。與其他發電技術不同，尤其是傳統發電技術，風力發電技術作為當代一種新型的、潔凈可持續發電技術，具有的最大優勢是能有效抑制溫室效應，防止其向大范圍擴散與蔓延，控制溫室效應的進一步加劇，降低溫室效應給全球生態環境帶來的負面影響，在溫室效應控制方面發揮著巨大的作用、具有重要的意義。這主要是因利用風能來發電，在發電過程中不會產生任何溫室氣體和污染性氣體。整個風力發電過程不僅不會對生態環境和空氣造成任何的污染與破壞，而且還能有效改善被污染的空氣與生態環境。此外，風力發電還能有效減小沙塵暴造成的危害，抑制沙漠的擴散和生長，能在一定程度上起到保護綠色植被的作用。

2、實現為偏遠地區的供電。在我國電力工程建設中，由于偏遠地區交通不便、設施落后、且多為難行的山區，所以偏遠地區供電一直以來都是電網建設中的難點。從我國可持續發展戰略角度考慮，如果繼續采用傳統的、一般的供電方式對偏遠地區進行供電，不僅無法順利有效的進行，而且會造成施工成本的大幅增加，這絕對不符合經濟性原則和可持續發展戰略要求。實踐證明，風力發電可很好的解決這一難題。風力發電憑借低成本、適應性強、可循環利用、潔凈環保、有效促進可持續發展等諸多優點而成為偏遠地區供電的最佳對象。

三、利用風力發電實現電力工程可持續發展的對策

1、嚴格風力發電項目的建設程序。過去在一些建設項目上由于沒有按項目建設程序進行，給國家造成了極大浪費。我國的風力發電規模化開發才剛剛起步，因此國家有必要嚴格要求按照國家項目建設程序進行，以減少不必要的損失。風力發電建設項目應在風力發電場工程規劃的基礎上開展工程勘測設計，在完成工程勘測設計并得到國家相關部門核準后，再開展項目的設備招標和工程建設。

2、電網的系統規劃應與風力發電發展規劃相配套。長期以來，我國電網系統的建設主要與火電和水電的發展相適應，而風力發電的發展將對電網系統的結構提出新的要求，尤其是電網的接入問題已成為制約風力發電發展的瓶頸問題。例如：風能資源富足的內蒙古、甘肅等地，目前很多地方電網還沒有覆蓋到;今后大規模開發近海風力發電場等，不僅接入電網的技術難度大，而且一般都處在電網的末端。因此，國家應統籌規劃電網系統，以適應我國大規模風力發電開發的發展需要;同時，隨著風力發電裝機規模的擴大，在電源點的布局上要加大抽水蓄能電站的選址建設，以形成風力發電、水電互補，克服和減少風力發電電能質量由于隨機性所帶來的弊端。

3、加大資金投入，加快風力發電機組本地化。以前，大部分風力發電場的建設是引進國外的風力發電機組。由于進口設備價格高，使許多風力發電項目單位千瓦綜合造價高、風力發電電價過高，這也是我國風力發電發展一直緩慢的主要原因之一。因此，國家有必要加大資金投入，通過技術、貿易結合等方式，本著引進、消化、吸收和自主開發相結合的原則，使我國逐步掌握大型風力發電機組制造技術，以加快我國風力發電機組本地化進程。風力發電機組本地化率提高后，風力發電場的綜合造價將會降低，有利于我國風力發電的發展。因此，我國大力發展風力發電的根本出路在于實現風力發電機組國產化。

四、發展前景

1、中壓變流器拓撲功率不斷增大。根據近年的不斷研究，為了使風力資源的成本降低和轉換風力資源的效率，風力的渦輪發電機的發電功率得到了飛快的增長。器件的額定功率不斷的得到提高，而且開關和導通也逐漸的改善，所以多電平變流器所具有的優點會不斷被人類所挖掘出來。風力發電的系統優劣由開關損耗的導通損耗和比率所決定，即使在工作中多電平變流器的導通受到較高的損害，但它的開關頻率卻十分低，所以其開關損耗也會隨之變得十分低。風力渦輪所具備的發電市場，由電壓和電流的額定值不斷的使其標稱功率逐漸得到提高。多電平變流器在使電壓的額定值不斷提高的過程中，可把風力電場和風力渦輪的發電機身上的變流器之間的配電與網絡相連接，所以能有效的把笨重的表壓器所淘汰。

2、風力電場具有的儲能技術。風力電場可很好的使風力發電在技術和經濟上具有很強的吸引力，儲能系統對維持電壓頻率具有重要的作用，它不但能在15min之內為海量儲能，還可在很短的時間內吸收和注入一定的能量。在整個風力發電的系統中包含了許多種的儲能系統。關系到風力發電技術蓄電池的儲能系統，液態蓄電池是最好的蓄電系統，因它可很好的提供單位儲能和送點成本的最佳狀態，和之前的蓄電系統進行比較，液態蓄電池系統的優勢能很好的使澳和鋅兩種化學材料間發生的化學反應結合起來，這樣的蓄電池可很好的使能量密度高于鉛酸的蓄電池系統。所以關于鋅澳的液態蓄電池系統將會在可再生資源的發展中具有良好的發展前景。

3、海上的風力發電。風力渦輪的發電技術將不斷的朝著離岸的趨勢發展，因海上的風能資源十分豐富，在海水較淺的地方可安裝風力的渦輪發電機進行發電，最重要的是，在離岸安裝渦輪發電機，發電所產生的能量巨大，可多出在陸上的渦輪發電機能量的一倍左右。用傳統的空氣流通的熱量可很好的使輸電系統得到調節，進而解決電閥和風電場的相連，在高壓直流把輸電連接到電網和電場組織時，電同時被運送到了負載中心，在高壓直流輸電進入到電網技術時需具備一定的特點：大陸擾動與離岸安裝兩者隔離;電纜功率只會出現較低的損耗情況;發送端和接受端的頻率相互不受影響，相對獨立;電纜功率在傳輸容量時容量不高;可有效控制和確定系統的功率流;輸電距離不會受到電流影響。

綜上所述，電能作為日常生活生產中必不可少的消耗品，普通的能源供電既消耗資源又污染環境。而風力發電是一種節能環保的新型發電技術，它是通過一些裝置設備將風能轉化為機械能，再將機械能轉化為電能，然后將電能接入配電網向用戶供電的一個過程，其不會對環境造成任何污染。

參考文獻：

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（作者單位：大唐（通遼）霍林河新能源有限公司）