风力发电设备技术现状与发展趋势

风力发电设备技术现状与发展趋势

郑宣威

中广核新能源投资（深圳）有限公司贵州分公司    贵州省贵阳市    550081

摘要：我国随着科研水平提升，不断有新的技术实现突破，部分领域已赶上国际先进水平。但与部分发达国家相比，我国的智能化研发水平还有待提升，部分智能化产品仍处于实验阶段。因此，应进一步推进风电智能化研发生产工作，构建科学的风电模型，发挥智能系统在风电设备中的作用;实时收集智能化装备在实际项目中的运用情况，反馈存在的不足与问题，进一步修正、提升，使风电智能化设备整体工作效益水平得到全面提升。

关键词：风力发电设备技术；现状；发展趋势

引言

建设生态文明是新能源利用的重要前提，需要应用各种技术提升新能源的利用效率。现阶段，我国已形成全球最大的风力发电市场，对环保节能与社会经济增长做出了巨大贡献。我国风力发电起步晚，为了提高风力发电的效率，减轻我国能源短缺压力，需要加强对风力发电及其控制技术的应用，推动我国风力发电事业可持续发展。

1风力发电的应用现状

风力发电作为一种新的发电技术，得到了非常广泛的运用，尤其是近些年随着新技术与新设备的运用，风力发电得到很大发展。目前，风力发电的前期投资大，但后期生产发电过程的日常运行成本低，因而整体成本较低，可以推动风力发电的进一步发展。同时，风力发电的应用中也存在以下问题。

1.1风能资源分布不均匀

风速是衡量风力发电效果的重要因素，而我国风能资源分布不均匀，可集约利用的风力发电资源多分布于沿海地区和西北地区，风力发电企业的建设比较集中，很容易出现风力发电生产过剩、地域电力紧缺等问题。为了进一步推动风力发电的发展，必须对电力远程运输技术加强研究，促进电力资源的生产、运输和运用。

1.2实际发电效果不佳

我国的风电技术运用获得了较好成绩，如发电机单机容量从原来的600kW变成现今1.5mW，但是从实际发电效果看，还存在较大不足，无法完全达到载荷极限。在风力发电中，加大机组单机容量不但能降低成本，而且能提高单位装机量和发电效率，因此，应将其作为风力发电研究的核心。

1.3发电机安全性低

风电的发展与运用时间较短，还存在较大缺陷，会在一定程度上影响发电效益和发电机的运行安全性。目前，风力发电安全事故大多集中在发电机安装环节，主要是因为工作人员重视度低，或管理方法不合理，导致发电机安装时存在隐患。面对这种情况，技术人员需要分析发电机常见安全事故，加强原因分析，处理发电机运行安全问题，保证发电机稳定运行。

2新能源发电风力发电技术的应用要点

2.1风功率预测技术

应用风功率预测技术可以对风力发电系统输出功率进行科学预测，并以此为依据制订可行的资源调度计划。风力发电功率会随着风力强度的增加而变大，而风电场产生的电能需要并入电网，一旦发电功率不稳定，会对电网调度造成影响。基于此，需要对风力发电功率实施科学预测，从而开展可靠的电网调度工作，保障电网运行的稳定性，增加风电的利用率。一般情况下，需要结合预测周期与预测模型选择合适的预测方法。

按预测周期分类，超短期预测可以在风电实时调度中使用；短期预测可以在机组组合和备用资源调度中使用；中长期预测可以在系统维护和风能资源评估中使用。

按预测模型分类，物理法可以利用专业设施模拟风电场周边的天气情况，从而掌握风向、风速、气压、空气密度等参数，构建风电功率模型，对风电功率进行科学预测；统计法主要利用数学函数公式分析数据和预测数据之间的数学关系和相关性关系，从而获得预测结果，是在时间序列算法和机械学习算法等数据工具的基础上展开的；组合模型法主要是整合相关功率预测方法，形成与实际情况较相近的预测模型，从而获得较准确的预测结果。

2.2风电机组功率调节技术

在风能密度充足时，风力发电系统的供电能力与风力发电机的功率息息相关。需要应用风电机组功率调节技术延长风电机组的应用寿命，保障其使用性能，从而促进风力发电系统的可靠运行。

风电机组的各个部件会受机械强度、容量等因素的影响，只有把发电功率控制在一定范围内，才能保障发电机组的稳定运行。当环境风力不足时，需要提高机组捕捉风的能力，从而保障发电功率；当风力过大时，需要适当限制机组结构强度、发电容量，防止发生过载现象，从而减少机组补风能力，确保机组的可靠性运行。

2.2.1定浆距失速控制技术

在应用定浆距失速控制技术时，需要固定螺距风机叶片、轮毂等，并确保与其连接的基础具有较强的刚度，然后采取合理的焊接手段对其进行连接。定浆距失速控制的结构较简单，可以保障风电机组运行过程中的稳定性，而且涡轮机可以结合环境风速的变化改变输出功率。但是风轮被焊死固定，不能结合风速的变化情况动态调整叶片顶角，因而对风能的利用率不高，一定程度上影响了风电场的发电量。

2.2.2变桨距控制技术

应用变桨距控制技术，可以科学地调整桨距角度，调节风电机组的输出功率。在不同情况下，其应用效果不同。当风电机组的输出功率在额定功率以下时，需要确保桨距角在零度位置，而且不需要对其进行调整，影响输出功率的因素是外界环境的风力大小；当环境风力较大，输出功率在额定功率之上时，需要结合输出功率自动调控桨距角，从而把输出功率控制在额定功率以下，在此过程中，需要充分发挥控制系统的功能，提升其控制效果。

变桨距控制技术是一种主动性的控制技术，能够解决桨距被动失速问题，形成闭环控制体系。当风轮旋转后的正桨距角较大时，利用该技术可以为风轮提供充足的启动力矩，并确保在停机时风轮保持垂直位置，以减少风轮空转速度，提高发电效率。

3新能源发电风力发电技术的未来发展趋势

3.1大容量风力发电系统

随着风力发电系统规模的拓展和结构的复杂，风电机组单机装机容量也持续性加大，对风力发电系统的结构设计、控制系统设计提出了新的要求。基于此，在未来发展中，需要对新型材料进行创新加工和应用，从而提高风力发电系统的容量、可靠性和性能；同时，需要对大容量的直驱式永磁同步发电机进行创新应用。

3.2风力发电并网技术

并网型风力发电系统涉及风力发电并网技术和发电机转速控制技术，需要利用全功率电力变换器实现系统控制，并充分发挥并网开关的控制效用，从而确保风力发电系统的稳定运行。

在具体应用中，可以通过调节变桨距、发电机组功率转速等捕获风能，在确保经济性和可靠性的基础上合理调节输出功率。在未来发展中，需要对并网技术、风能捕获技术等进行创新与优化。

3.3海上风电技术

海上的风能资源比陆地风能资源更丰富，而且较稳定，基于此，在未来发展中，可以更加侧重建设海上大容量单机风力发电站。当前，海上风电场的建设运行中还存在一定的问题，如前期建设投入高、海上风电技术有待发展等，因此，需要加大技术研发力度，解决这些问题，促进海上风电技术的良好发展。

结束语

能源是推动社会经济发展的重要动力，传统的化石能源，如煤、石油等在应用中会对环境造成严重的污染与破坏，非常不利于人类社会的可持续发展。因此，需要对新型清洁可再生能源进行深度研究，以便替代化石燃料，缓解环境问题，实现生态环境与人类社会的和谐共生。

参考文献

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