新能源背景下我国风力发电现状和未来发展方向探索

新能源背景下我国风力发电现状和未来发展方向探索

张耀文

中国大唐集团新能源科学技术研究院有限公司 北京 100032

摘要：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。

关键词：新能源；风力发电；发展方向

1新能源简述

1.1新能源的概念

所谓新能源是指传统能源之外的各种非常规能源，主要是在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，当前主要包括太阳能、地热能、风能、核能等，这些新型能源以新技术和新材料为基础，将传统的可再生能源进行循环开发利用。新能源的出现和应用是在能源和环境危机日益严重地背景下为了人类的可持续发展而不得不采取的一种手段，常规能源的储存总量有限且使用过程中很容易造成环境污染等问题，环保的重要性逐渐被世界各个国家和地区所重视，持续开发利用新能源是解决当前全球环境和经济发展危机的首要选择。

1.2新能源的特点

从现阶段新能源开发利用的现状来看，新能源与传统能源相比具有以下几个显著优势和特点：一是资源储量非常丰富，可供人类永久利用，以太阳能发电和风能发电为例，前者预计在2020年可以达到2GW，后者则预计达到20GW；二是新能源的基本结构的含碳量非常少，在开发利用的过程中不会产生大量的碳排放，对环境造成的污染和影响较小；三是新能源的基础资金来源分布非常广泛，从陆地到海上都能够持续开发利用，十分有利于小规模分散开发利用。与此同时，在新能源开发利用的过程中还发现其存在一些难题需要解决：一是新能源的能量密度较低，开发利用需要较大的空间，无论是太阳能还是风能的开发利用，都需要利用到非常大的场地及其附属设备；二是新能源的开发利用不能保证持续性，不同地区、不同时节的风能、太阳能供应很容易出现波动，尤其是其并网发电存在的波动性很难控制；三是新能源的开发利用成本较传统化石能源高，风能、太阳能、核能的前期开发利用不仅需要大量的资金和技术投入，后期的运营维护同样需要投入巨大的人力、物力和财力。

2我国风力发电产业的基本发展现状

2.1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。

2.2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。

2.3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。

3风力发电控制技术分析

风轮控制技术。为了有效地促进风力转化系统效率的提升，需要在其中尽可能地降低能量的消耗，就风轮而言，需要进行技术革新，能够进行有效的叶尖速比控制。由于受到风力的影响，风轮的叶间转动速度就被称为叶尖速，其中叶尖的速度与时间段的比值就被称为叶尖速比，将此比值进行有效的控制，需要进行风速系统的优化。由于风速的不同，其速度比也会受到风的速度大小方向的影响，所以为了实现有效控制，该功能就要对其进行调整和改变，对风轮的速度也要进行改变，从而以此来优化速度比值。对功率信号反馈需要加以控制，可以通过该方法来对风暖的信号得以控制，但风能运行的过程中，随着风力条件的改变，其功率也会进行改变，这就需要传输信号加以变动来形成，对此有效控制。可以通过功率的方式来进行曲线的绘制，在基础上进行后续的操作，使其功率进行比较，获得二者的差值，从而进行风轮等设置，使功率达到最大，有效降低成本，控制效率，需要值得注意的是，对于曲线的绘制是难点也是重点，需要进行技术的重点突破。通过爬山搜索的方式进行控制，这种方式主要是对于风机的功率点进行有效的控制，其图像主要类似于抛物线，可以适当地增加风能的速度来改变其中的功率，找出功率的最大点以后，确定其中的转速，比较其中的惯性。需要值得注意的是，由于这种方法很难进行转速的改变，所以该方法还是具有一定的弊端。

4我国风力发电的发展趋势

2020年7月12日，国内首台10兆瓦海上风电机组在三峡集团福建福清兴化湾二期海上风电场成功并网发电。这是目前我国自主研发的单机容量亚太地区最大、全球第二大的海上风电机组，刷新了我国海上风电单机容量历史纪录。加快海上风电发展速度。海上风速大且稳定，海上风电场年平均利用小时可达3000h以上，年发电量可比陆上高出50%，但是我国海上风电的发展相对落后，主要原因有以下四个方面：一是我国企业不具备发展海上风电的核心技术；二是我国的海上风电的运维成本比较高，需要投入大量的资金建设海上风电项目；三是海上风电的并网送出机制并不完善；四是海上风电在运行管理中需要涉及海洋管理部门、渔业部门等多个领域，协调管理机制不完善。但是由于海上风电具有风能资源丰富、利用小时数高，不占用土地、消纳方便等优点，还需要发展海上风电技术。近年来，由于我国陆上风电的建设技术已日趋成熟，国家风电发展政策逐渐向海上发电倾斜；此外海上风电资源更为广阔。在我国东部沿海的海上，其可开发风能资源约达7.5亿千瓦，不仅资源潜力巨大且开发利用市场条件良好。据国家能源局统计数据显示，2013年以来我国海上风电市场份额稳步提升，2013年海上风电累计装机容量为45万千瓦，仅占总体的0.58%，到2020年上半年增长至699万千瓦，占总体的3.22%。预计未来，海上风电市场份额将进一步提升。近几年我国海上风电发展速度有所提升，发展速度需进一步加快。

5 结语

新能源的出现和应用是解决当前全球环境问题和能源危机的必然的选择，风能作为新能源的一种类型，应用风力发电解决电力供应问题成为促进国家和地区经济发展的一个全新选择。我国的风力发电在国家层面上获得了大量的资金、技术以及完整的政策支持，风电项目在广阔的西部和东南沿海等风能储量丰富的地区已经逐步发展应用成熟，尤其是风电并网后对解决我国电力紧张具有非常重要的作用和意义，而随着科学技术的持续发展革新，全新的风力发电装备的研发应用，未来我国的风力发电将持续围绕西部地区和东部沿海全面推进。

参考文献

[1]唐垒.浅谈我国风电产业发展现状及前景[J].科技创业月刊,2014(9).

[2]李慧兰.我国风电发展现状及前景展望[J].科学之友,2013(11).