我國大型風電技術現狀與展望

馮磊

摘 要：近年來，我國社會經濟不斷發展，社會上對能源資源的需求也逐漸增大。但世界上可用的一次能源正在逐漸匱乏，發現和利用新型能源，成為一個關鍵問題。風力發電是當前新型能源利用的一種主流形式，在能源資源緊張以及環保壓力增大的條件下，風力發電的需求與日俱增。當前，我國風力發電技術正在迅速發展進步，并逐漸普及應用。文章對我國大型風電技術現狀與展望進行分析研究，以期能夠幫助提高風力發電技術的實際應用水平。

關鍵詞：大型風電技術;應用現狀;發展展望;分析研究

中圖分類號：F426.61 文獻標識碼：A

我國的迅速發展，離不開能源資源的大力開采與應用。常規能源以煤炭、石油、天然氣等為主，這些一次能源資源可用總量有限，且其使用會造成嚴重的環境污染問題。隨著科技的發展，對可再生能源進行開發和利用，成為世界各國發展中的一個重要問題。風能是一種十分重要且關鍵的可再生能源，其有著諸多優勢優點，利用風能發電，已經成為世界大多數國家的一種戰略選擇。相比火電，風電有著可再生、無污染、能量大、應用前景廣泛等優勢。我國的風能儲量極大，且風能分布面較廣，有著巨大的開發與應用潛力。近年來，我國的大型風電技術獲得了迅速的發展，但也逐漸暴露出部分問題，影響著大型風電技術的實際應用效果。因此，文章對我國大型風電技術的現狀與展望進行分析研究，有著現實的價值和意義。

1 我國大型風電技術現狀

經過數十年的發展，我國大型風電技術已經有了長足的發展與進步，在我國有著較為普遍與廣闊的應用。本部分將對現階段我國大型風電技術的應用現狀進行探析。

1.1 風電機組裝機總量不斷提升

我國幅員遼闊，風能資源的分布范圍較為廣泛，且風能儲量極大。隨著我國科學技術的不斷發展，以及我國各地區環境污染問題的加劇和資源能源的大量損耗，我國風電機組裝機總量正在迅速提升。從現有掌握的數據進行分析，我國風電機組裝機總量在持續提升，能夠為基礎設施建設提供更多地幫助與支持。首先，我國的風電機組裝機總量不斷提升，能夠更加高效和優秀地發揮出大型風電技術應用的效果與質量。由于我國國土面積遼闊，在自然資源的利用方面偏向于綜合化應用[1]。而大型風電技術在實際應用操作過程中，即使是在微風狀態下，也依然能夠發揮出較為良好的風力發電效果。其次，風電機組裝機總量的提升能夠為其他地區的電力工作提供較大幫助。雖然在我國部分地區風力能源的儲量相對較小，但風電機組裝機總量的提升，也能夠在一定程度上更好地發揮大型風電技術能力，促進其他可再生能源、清潔能源的有效利用，形成一個良好的電力體系。

1.2 海上風電技術逐漸成熟

對風力能源發電而言，最為重要而關鍵的工作重點在于風能是否充足。相比陸地上的風力能源，海洋風力能源更加充足。由于海面平坦寬闊，加之易形成風能，因此海上風電技術有著更加廣闊的應用與利用空間。我國的海岸線較長，且海洋面積廣闊，充分地應用海風進行發電，能夠更進一步地推動風電技術發展[2]。近年來，我國海上風電技術的利用應用體系、相關機械設備、基礎設施等，已經不斷投入建設，并相繼正式使用，為沿海地區電力體系的發展提供了巨大的幫助與支持。海上風電技術的逐漸成熟，能夠更好地推動和促進大型風電技術在未來的應用與落實，減少環境污染問題。

1.3 大型風力發電設備裝備制造技術創新發展

在我國風電裝機容量快速增長、海上風電技術逐漸成熟的同時，我國風電設備裝備的制造技術也獲得了長足的進步。就目前而言，我國大型風力發電設備裝備制造技術的創新發展，體現在以下幾個方面：

1.3.1 單機容量的穩步提升

二十世紀八十年代，我國開始研發大型風電技術。當時我國的舊式風力發電機組的單機容量僅為20-60千瓦，現今我國風電市場上商業化的機組單機容量一般為600-2500千瓦，且兆瓦級商品已經商業化。陸上風力發電機組的單機容量能夠達到2兆瓦，近海單機容量則能夠達到5兆瓦[3]。

1.3.2 風電機組形式的多樣化

我國的大型風力發電設備，已經由恒定速度運行向變速運行發展。這樣的風電機組形式變化，有發電量大、風速變化適應性強、噪音低、風輪效率高、功率因素控制精確等優點。

1.3.3 無齒輪箱系統的市場份額逐漸擴大

在大型風力發電設備中，齒輪轉動問題是一個關鍵問題，齒輪轉動不僅會降低風力能源與電力能源之間轉換的效率，也會產生噪音等問題，嚴重情況下也會導致設備出現機械故障問題。針對風力發電設備中的齒輪轉動問題，需要對其進行定期的維護與潤滑清洗，減少其機械磨損。而無齒輪箱的直驅風力發電方式，雖然在一定程度上提高了風力發電機組設備的設計成本，但是有效地提高了整體發電系統的運行效率和運行可靠性。

1.3.4 風輪輸出功率控制方式的轉變

一般情況下，風力發電設備有失速調節和變槳距調節等兩種方式。失速控制是在風輪轉速不變的條件下，風速超過額定值后，葉片會發生失速，從而將風輪輸出的功率限制在一定范圍內。失速控制的優勢是，葉片與輪轂之間不存在運動部件，也不需要復雜的控制程序。在失速過程中，風力設備的功率波動相對較小。但是其也有著風力發電機組性能受限、啟動風速較高，風速超過額定值后發電功率下降、需要葉尖剎車裝置、發電機組動態負荷大等缺點與不足。而變槳距調節則是沿著槳葉縱軸旋轉葉片，控制風輪的能量吸收，保持一定風力輸出功率的一種風輪輸出功率控制方式，其有著機組啟動性能較好、輸出功率穩定、機組結構受力小等優勢，也有著故障幾率較高、控制程序較為復雜等不足。這兩種控制方式各自有著優勢與不足，應當根據實際應用需要進行合理選擇。從目前市場角度看，變槳距調節方式的風電機組應用較多。

2 我國大型風電技術存在的問題

雖然我國大型風電技術經過了迅速的發展，有了長足的進步。但不可否認的是，我國在大型風電技術領域還存在一定的問題和不足，與西方先進技術還有一定的差距。本部分將對我國大型風電技術應用存在的問題進行探究。

2.1 國產風電機組設備質量較低

我國部分國產風力發電機組設備存在一定的質量問題，導致風電場的可利用率較低。就目前而言，我國采用國產風力發電機組的風電場，其機組可利用率明顯低于采用國際先進品牌的風力發電機組。根據現有數據可知，整體的可利用率相對低于7%。除此之外，國產風力發電機組設備的質量問題，已經成為我國大型風電技術發展中的一個關鍵問題。

2.2 風電機組設計與國外存在差距

我國風力發電技術應用前期，更多地依靠國外先進的設計理念與設計技術進行合作設計。自主設計能力較為薄弱，在設計經驗方面與國外先進國家相比仍存在一定差距。我國當前風力機組設計能力較差，沒有開發出適用的風力機組設計工具軟件。

2.3 風電機組關鍵部件方面與國外存在差距

現階段，國內兆瓦級以上的風力發電機組配套的相關關鍵部件，已經進入到批量生產階段。但其質量與性能與國外還存在差距，整體的關鍵部件生產技術仍處于初級階段。

3 我國大型風力發電技術展望

3.1 風力發電技術應用規模

隨著我國的高速發展，我國對能源資源的需求也在迅速提高。我國大型風力發電技術的未來發展，必定是向著規模化、大型化的方向進行與進步。根據我國目前電力能源資源的應用情況進行分析，我國未來風力發電技術的應用規模將會達到總量2.1億千瓦以上。其中，海上風力發電裝機量將達到500萬瓦以上，風力發電量將占我國總發電量的9%。

3.2 風力發電裝機結構調整

我國風電發展在未來將會向我國中東部以及南部地區逐漸轉移，一方面能夠更好地為我國中東部以及南部地區的電網和電力體系發展提供幫助和支持;另一方面也能夠為我國風電的持續開發提供更加廣闊的市場。

3.3 電網綜合建設與應用服務發展

我國風電總發電量在不斷增加的同時，高速度、大規模電網的綜合建設，不僅能夠解決我國現有電網中存在的問題與不足，也能夠為我國大型風力發電技術的發展提供巨大的幫助與支持。同時，國家多項措施與政策的出臺，也能夠帶動我國風力發電技術更加廣闊地應用。除此之外，我國風能資源數據庫與相關應用服務正在逐步完善，能夠顯著提高我國國產風力發電機組設計與生產的性能與水平，推動風力發電技術應用。

3.4 相關技術創新發展

我國風力發電技術相比以往，已經有了長足的創新與進步，如磁懸浮技術的應用以及風電功率預測預報技術的應用，極大地提高了我國大型風電技術的應用效果與實際應用水平。而大容量儲能技術等新技術的研究與完善，將會在后續的實際應用中推動我國大型風電技術進步。

4 結語

總而言之，隨著我國環境污染問題的加劇以及一次能源資源應用難度的逐漸上升，對風能加以利用成為一個關鍵問題。風電技術是利用風能的一種具有多種優點、優勢的新型能源利用技術，文章對我國大型風電技術的應用進行分析，對其應用現狀、存在問題與未來展望進行多角度闡述與總結，希望能夠幫助提高我國大型風電技術的實際應用水平與效果。

參考文獻

[1] 孫婧.風力發電及風電并網技術現狀與展望[J].中國新技術新產品，2016（3）：74.

[2] 胡小康.風力發電及風電并網技術現狀與展望[J].城市建設理論研究（電子版），2016（9）：971-971.

[3] 路春輝.中國風電技術現狀及發展趨勢[J].建筑工程技術與設計，2017（11）：1395-1395.