風力發電及其技術發展探討

張明

（新疆龍源風力發電有限公司，新疆 烏魯木齊 830000）

我們日常生活中所使用的能源主要以天然氣等不可再生能源為主，這類能源的使用是不利于可持續發展目標的。對此，進行可再生能源的開發工作，是當前世界范圍內所關注的重點。風能是一種常見的可再生能源，其開發的潛力巨大。

1 風力發電系統類型

1.1 依據機組容量劃分

風力發電系統如果是依照機組的容量進行劃分，一般可以分為四種類型，這四種類型的容量也存在一定的差異性。第一種：小型機組。這種類型的機組容量一般在0.1～1kW。第二種：中型機組。這種類型的機組容量一般在1～1000kW。第三種：大型機組。這種類型的機組容量一般在1～10MW。第四種：巨型機組。這種類型的機組容量一般在10MW以上。

1.2 依據發電機運行特征及控制方式劃分

如果是依照發電機的運行特征，或者是依照發電機的控制方式，來進行劃分，一般能夠分為兩種。第一種是變速恒頻風力發電系統。這種系統的風力機，其轉速一般是能夠進行調節的，并且能夠從一定程度上合理利用風能來提升系統的發電率。第二種是恒速恒頻風力發電系統。這種系統在當今時期使用的比較少，這一類型的系統雖然使用起來比較便捷，但是，對于風能的利用率一般比較低，且發電率往往也不高，存在一定的不足。

1.3 運行方式分類

依照風力發電的運行方式來進行分類，一般可以分為兩種類型。首先，是并網型風力發電系統。這種系統和一般的發電模式相同，一般需要利用大電網來提升對風能的利用率。其優勢是費用較低，在當前這一時期中是比較常見的。其次，是離網型風力發電系統。這種發電系統一般是獨立運行的，并且這一系統的容量比較小。在一般的城鄉公路中會比較常見此種系統。

2 風力發電現狀

風力發電主要是利用風動能來進行轉化，使其成為機械動能，最后再把機械能轉換成為電能。風能本身是一種可再生能源，因此，風力發電本身就具有一定的環保性質。2005年《可再生能源法》立法后，風能這類可再生能源得到了更多的重視，其意義更是不容忽視的。在這一背景下，大力發展可再生能源是一種必然趨勢。以我國為例，其風力發電最初出現在20世紀80年代中期，經過長時間的發展，我國的風力發電市場已經有了十分顯著的進步。風力發電的使用不僅僅具有一定的環保優勢，同時這種能源也具有可再生的優點。不過，在當前，風力發電技術也還有一些不足。基于此，相關從業人員還需要積極提升風力發電的穩定性，使我國風力發電的技術能夠不斷發展與進步。

3 風力發電技術發展趨勢

3.1 增大單機容量，加大海上風力資源利用

在進行風力發電的過程中，所需要使用的相關技術，其設備的體積一般比較大型，往往會需要占據比較大的場地。基于此，在風力發電技術發展的過程中，增大單機的容量是十分重要的一項內容。關于具體的增大要求，還需要依照不同地區的風力情況以及用電情況等進行分析，從而盡量減少資源浪費等情況的發生。

除了增大單機容量外，加大海上風力資源的利用也是十分關鍵的一項內容。我國海上的風力資源是十分豐富的，因此，在風力發電技術的發展過程中，還需要不斷加大對海上風力資源的利用。當前，我國的很多風力發電場地是在城市的周圍建立起來的，其目的主要是為了滿足城市的用電需求。可這種建立在城市周邊的發電廠，一方面會占據較多的土地，容易造成資源浪費的情況；另一方面，也不利于風力發電的后續發展。如果在海邊建立此類發電廠，一般能夠有效改善上述問題。

3.2 風力發電控制技術發展分析

（1）風輪控制技術。為了能夠有效提升風力發電系統的轉化率，風輪控制技術的運用是十分關鍵的。這一技術主要包括兩種：第一種是功率信號反饋控制。這種控制主要是對風輪的功率進行工作。一般來說，風輪在工作的狀態中，其功率是不斷變化的。相關人員可以通過對功率關系的分析，來進行后續的一些操作。在具體的運用中，可以把最大的功率和實際的功率進行對比，得到一個差值，并依照這一差值對風輪進行調整，從而確保風輪可以達到最大的功率。這種方法的使用，其優勢就是能夠有效減少控制的成本。第二是葉尖速比控制。葉尖速就是指風葉的尖端轉動速度。這種控制方法，主要就是利用葉尖速的數值來確定最佳的葉尖速比。其主要的工作方式，就是通過對葉尖速的調整，來優化葉尖速比。

（2）發電機及其變電力電子變換器控制技術。在進行風力發電的過程中，風力是能量的主要來源。一般來說，風力大多在距離地面比較高的位置上，因此，在能量轉化時往往需要在高空中進行。對此，其相應的風力發電機，還要不斷提升自身的工作效率，并且還需要使自身的重量能夠盡量降低。永磁發電機是一種比較常見的風力發電機，這一設備的耗能比較低，并且其工作的效率也比較高。風力發電系統中的電力電子變換器，往往需要具備幾個特征。第一，這種電力電子變換器的使用范圍需要比較廣泛。第二，在進行風能轉換時，其轉換率以及傳輸率要比較高。第三，能夠有效實現功率因素的改善。第四，其安全性以及可靠性需要有所保障。第五，其設備的成本費用應該要符合經濟性的原則。

（3）變速恒頻控制技術。在以往的風力發電機組中，其恒速恒頻控制技術是十分常見的。這種技術操控起來比較便捷，但是，也具有一定的缺點。一般來說，在使用這一技術時，如果風速發生了轉變，但是，機器的轉速維持不變的狀態，那么，風力機的轉速往往不能夠維持在最佳狀態，從而可能會影響到最終的發電效率。

3.3 降低成本，提高儲能技術

使用風力發電技術的目的一方面是為了實現資源的可持續化發展，有效改善環境污染等問題；另一方面，也是為了能夠進一步提升發電技術的經濟性。不過，由于在當前這一時期中，我國的一些風力發電技術還不夠完善，并且其相關的設備有些是需要從國外進行引進的，因此導致了風力發電場的成本比較高，使得風力發電技術的應用也受到了一定程度的制約。針對這一情況，相關企業以及部門，還應要及時采取更有效的措施，使風力發電的成本能夠有所下降。而這就需要進一步加強自主技術的研發工作，使設備的生產成本可以得到有效控制。除此之外，對于發電技術的發展來說，提高儲能技術也是十分關鍵的。一般來說，白天人們的用電量往往比較大，而相關的發電設備，不僅僅需要對能量進行轉換，同時，還需要進行輸送等工作，這一情況容易導致相關設備超負荷運行。通過提升相關的儲能技術，可以使設備在進行使用的時候能夠同時進行存儲，這樣一方面能夠減小能源浪費的情況，一方面也可以解決設備超負荷運轉的情況，減小設備的負擔。除此之外，我國所使用的電池類型大多為蓄電池。基于此，相關人員可以加大對各類儲能系統的研究，嘗試找到增加蓄電池容量的方式，從而確保風力發電技術的進一步發展。

3.4 增強風力發電機組的安全性能

當前，由于風力發電技術的發展速度過快，使得一些相關技術的試驗時間比較短，因此可能會存在一些安全隱患。當前，這類問題主要存在于裝機的各個技術環節中以及一些發電系統的管理上。如果風力發電機組的安全性無法保障，那么不僅僅會影響風力發電機自身的可靠性，同時還會給相關人員帶來生命財產上的威脅。因此，相關人員還需要針對風力發電機組的有關技術等進行不斷完善，并且需要對操作人員開展更加專業性的安全培訓工作，進一步提升風力發電技術的安全性。

4 結語

風力發電技術對于改善電能的情況以及減少環境污染等問題而言，有著不能夠被忽視的意義。雖然，當前我國的風力發電技術還存在一些不夠完善的地方，但是，相信從業人員能夠通過對風力發電技術的不斷研究，使我國該技術的發展更上一層樓。