摘要：首先阐述了风能的发电原理和特点，并概述了各种不同的风力发电类型；分析了当前风力发电的现状，以及当前风能发电存在的问题和挑战，并对风能发电未来的发展前景进行预测。
关键词：风力发电技术；发展现状；行业；发展
1风力发电
1.1风力发电的原理和特点
风力发电是一个将风能的机械能转化成电能的过程，这个转化过程由风力发电机和其控制系统实现，当风力进入发电系统后，便成为发电系统的输入信号，系统内的风力控制器输出桨距角信号，对机械的转和输出功率进行调整。机械产生的能量会进入发电机，最后转化成电能进入电网。风能发电的特点在于风能是可再生的，发电厂的建设周期很短，装机规模灵活、具有较高的可靠性，同时运营维护简单，造价低。
1.2风力发电系统的类型
常见的风力发电系统主要有三种，包括恒速感应发电系统，变速恒频双馈式发电系统和变速同步发电系统。恒速感应发电系统在当前使用的最为广泛，这种系统的构造简单，造价很低，发电过程比较容易控制，后期维护投入非常低；但是这类系统存在着不能有效控制无功补偿的问题，使得供电效率很低。变速恒频双馈式发电主要使用在电力生产中，这类系统的优势在于发电具有较高的稳定性，而且容易控制，不需要无功补偿，成本低的同时对风能具有较高的转化效率；但是这类系统比较复杂，使得维护比较困难。变速同步发电系统还处于摸索阶段，而且造价很高，目前并没有太多的使用，但是该系统具备着不需要无功补偿和稳定性高的优势，具有较高的潜力。
2风力发电技术的基本发电原理
风力发电主要把风能转化为机械能为基础发电的，而后在将转化而来的机械能变成电力动能。在实际工作过程中，风力将风车扇叶带动旋转，旋转的过程中利用增速机加快扇叶的旋转速度，从而有效的促使发电机进行发电。而在风力发电过程中所使用的设备装置统一称为风力发电机组，而此发电机组又可以细致划分为风轮、发电机和塔架三个部分。其中把风能转化为机械能最主要依靠的就是风轮装置，主要由两片或两片以上的螺旋桨形状的桨叶构成。当桨叶受到风的作用时，在桨叶上产生气动力来促使风轮的转动。为了确保风轮在工作过程中始终对准风向以获得最大的功率，在实际使用的过程中需要在风轮后安装一个类似于风向标的尾舵。风力发电机的塔架就是一个支撑整个风轮、尾舵和发电机的构架。在设置铁塔的高度时，需要对实际环境中地面障碍物对风速的影响情况和扇叶实际直径的大小进行综合考量，以确保设置塔架的高度符合风力发电机实际工作的要求。发电机最主要的作用就是在风轮受到风的作用而产生恒定转速之后，再由升速机将其传递给发电机匀速运转，最终由发电机将机械能转变为电能。一般小型的风力发电系统都具有较高的发电效率，但是这类发电机不仅只是由一个发电机头构成，是一个具备一定科技水平的系统，系统内包括发电机和变流器。一般风力发电机都是由机头、转体、尾翼、叶片这几个结构组成，这几个部分每个都有其作用。风力发电机的叶片主要受到风力的作用，并且通过机头将其转化为电能，发电机的尾翼能够与确保扇叶始终对着风向以获得风最大的作用力，风力发电机的转体为尾翼的正常工作提供了保障，通常转子所使用的都是永磁体或者励磁体，通过定子绕阻切割磁力线最终产生电能。
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3风力发电的展望
（1）市场的发展趋势。我国对新能源的支持力度一直都很大，对风电产业也进行了一定的补贴，当前我国的风电产业发展依然是十分活跃的。由于我国的幅员辽阔，风能资源很高，因此风能发展仍然有着很大的潜能。随着装机容量的增加、小型风场建设以及低速风源、海上风能发电水平的提升，我国的风能发电仍然会有较快的发展速度。（2）风能行业和技术的发展趋势。国内的风电设备制造已经具有了较高的规模，行业内的竞争正在变得激烈。不同的企业都采取降低了造价并进行着技术研发，在提高了风力发电水平的同时，也降低了风力发电的造价，缩小了风力发电和火力发电的价格差。我国的风电设备研发主要围绕着大容量、低风速和高效率这几方面进行，尤其在材料和基础元器件上，会在将来有很大突破。
（3）工作时的电容量不断的增大，随着科学技术水平的不断提高，风力发电技术最主要的发展趋势就是不断的提高了工作时的电容量，当前很多风力发电机的电容量基本都可以保持在一兆瓦以上，但是最大的可以达到五兆瓦。在当前的一些发达国家内已经开始使用更大电容量的发电机，美国甚至已经开始研发电容量为十兆瓦的发电机。随着科学技术水平的不断发展，在未来风力发电的最大电容量可能会达到五十兆瓦。（4）由陆地的风力发电逐步向海上转移当前大多数的风力发电设备都设置在陆地上，很少有设置在海上的风力发电设备。当前世界上很多风力发电技术较为成熟的国家逐渐的将陆地上的风力发电开始向海上转移。在海上建造风力发电设备其基本原理大致和陆地上的发电设备原理相同，但是在海上建造风力发电设备对土地资源没有较高的要求，减少了对于陆地上土地资源的消耗。并且一般海上的风力资源要远远大于陆地上的风力资源，提高了对于风力资源的利用效率。当前我国正在大力的研发海上风力发电技术，相信不久之后就可以投入使用。（5）自适应技术在风力发电控制系统中的应用风力发电作为一种新型的发电模式，在发电控制过程中会涉及到很多的数据，而且传统的控制系统是在风力发电发展初期进行应用的，传统风力发电控制系统灵敏性相对较差，控制措施效果也相对较低，在风力发电过程中，由于控制系统的失误和技术的不足很容易造成电力事故，那时现代化信息化控制技术发展速度较慢，而且应用范围相对较小。随着科学技术的发展，现代化信息化技术的提高，现代化控制技术也被广泛应用，自适应控制技术就是现代化信息化技术高度发展的一种具体的控制技术，自适应控制系统反应灵敏，在控制过程中如果被控制的设备发生变化可以及时进行捕捉，并自动采取相应的控制措施，在风力发电的发展过程中，相关的工作科研人员为了更好地对风力发电系统进行控制，保证风力发电的稳定性，随着科技发展，也在不断的完善风力发电控制系统，但是风力发电的控制系统本身有不完善的地方，控制系统灵活性强，但是灵敏度差，在发生变化的过程中无法及时感应并进行控制，这样就降低了，在这种情况下，自适应的应用很大程度上解决了这种问题，自适应技术其本身是技术水平相对较高的控制手段，其灵敏性和自动化的控制措施很大程度上补充了风力发电系统中相关控制技术的不足，并提高了风力发电控制系统整体的灵敏性，在发生变化时可以及时及时捕捉，采取控制措施，对风力发电工程的发展有积极的推动作用。
结束语
风能是一种十分清洁的可再生能源，具有良好的经济效益和环境效益，较好地满足当前我国用电量增加的问题。我国具有大量的风能资源，使得风能在我国有十分广阔的发展前景，国家要继续推动风能产业的发展，保证市场公平，推动风能汗液的技术研发，推动风能发电的全面发展。
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论文作者:曹瀚南
论文发表刊物:《防护工程》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/14
标签：风力发电论文; 风能论文; 系统论文; 技术论文; 风力论文; 发电机论文; 风轮论文; 《防护工程》2018年第31期论文;