摘要：风能是最具商业化前景的可再生能源，在全球已得到大规模的开发和利用，随着科技的发展，风力发电技术取得了显著的进步。该文对近年来风力发电的现状进行了介绍，对风电运行存在的问题进行了分析，并对风电未来发展的趋势进行了展望。
关键词：风力发电；现状；发展趋势
1前言
近年来能源供应日益紧张，环境污染问题日益突出，因此国家对新能源的重视程度与日俱增，风能作为一种清洁高效的能源已经成为利用的重点。我国有绵长的海岸线，大片的草原戈壁，风力资源十分丰富。随着我国对风力发电投入力度的不断加大，风力发电近年来发展十分迅速，已经成为一种重要的能源供应，风电技术也得到了迅速发展。截至2016年底，我国风力发电新增装机容量达到1.6万MW，累计装机容量达到9.1万MW，新增装机容量和累计装机容量都达到世界前列。由于风力资源季节性波动性的影响，大容量的风电场的并网会对电网的电能质量、系统稳定性、谐波情况、线路损耗以及继电保护造成影响。进行风电功率的合理预测，提高风电穿透功率，研究动态无功补偿等技术对风电存在的问题进行有效解决是风电研究的重点。由于风力发电所占电网装机总量的比重过大会影响系统运行的可靠性，合理分配风电场和传统能源的比例，降低风电场对电网的冲击，是发展风电能源的重点。
2风力发电系统的类型
风力发电机组种类很多，可以根据不同的划分标准分成几种类型。
2.1按机组容量划分
按机组容量划分可分为小型机组、中型机组、大型机组和巨型机组。小型机组的机组容量为0.1-1kW；中型机组容量为1-1000kW；大型机组容量为1-10MW；巨型机组容量为10MW以上。
2.2按风力发电机的运行特征和控制方式划分
2.2.1恒速恒频风力发电系统
这种风力发电系统在上世纪八九十年代使用较多，该系统结构简单、控制方便、可靠性高，缺点是该系统转速不随风速大小改变，风能利用率不高，输出功率不大，发电率相对较低。
2.2.2变速恒频风力发电系统
该系统风力机转速可调节，从而适应风速变化，最大限度利用分能，提高系统发电率。该系统目前是大型风电场中的风电机的主流运行方式。
2.3风力发电的运行方式分类
2.3.1离网型风力发电系统
离网型风力发电系统以单机独立运行为主，该系统容量一般在几百至上千瓦级别，相对较小，主要用于缺点地区用户，在城乡公路供电中应用较为广泛。
2.3.2并网型风力发电系统
并网型风力发电系统与常规发电模式相同，通过与大电网互联提高风能的有效利用，具有较好的经济性，是现阶段比较流行的大型风电场风能发电方式。
2.4风力发电的输出功率调节方式分类
2.4.1定浆距失速调节型
该类型风电系统通过固定轮毂和桨叶来保持浆距角不变，该输出功率调节方式简单，主要用于恒速运行情况，该系统由于叶片较重，机组受力较大，导致发电效率相对较低。
2.4.2变浆距调节型
该类型调节方式通过在风力机上加装叶片调节装置来改变浆距角，使其能够适应风速变化。该方式能够减轻机组重量，使桨叶承受的压力减小，降低机组运行的损耗，提高系统运行效率。
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2.5风力发电机风轮轴位置分类
风力发电机风轮轴按位置分为垂直轴风力发电机和水平轴风力发电机，其中，垂直轴风力发电机装机成本相对较低，机组维护检修方便，机组使用寿命长。水平轴风力发电机技术成熟，单机容量大，启动性相对较好。
2.6风力发电的变换器功率变流技术分类
风力发电系统按照的变换器功率变流技术分为交-交变换系统、交-直-交变换系统、混合式变换系统、矩阵式变换系统、多电平变换和谐振变换系统这五类。其中交-直-交变换系统能够实现能量的双向传递，输出电流谐波含量小，系统结构相对简单，目前风力发电系统中应用最为广泛。
3我国风力发电的现状
2005年2月，我国国家立法机关通过了《可再生能源法》，明确指出风能、太阳能、水能、生物质能及海洋能等为可再生能源，确立了可再生能源开发利用在能源发展中的优先地位。2009年12月，我国政府向世界承诺到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降 40%~45%，把应对气和变化纳入经济社会发展规划，大力发展包括风电在内的可再生能源与核能，争取到2020年非化石能源占一次能源消费比重达到15%左右。随着新能源产业成为国家战略新兴产业规划的出台，风电产业迅猛发展，有望成为我国国民经济增长的一个新亮点。我国自上世纪80年代中期引进 55kW 容量等级的风电机投入商业化运行开始，经过二十几年的发展，我国的风电市场已经获得了长足的发展。到2009年底，我国风电总装机容量达到2601万kW，位居世界第二，2009年新增装机容量1300万kW，占世界新增装机容量的36%，居世界首位。可以看出，我国风电产业正步入一个跨越式发展的阶段，预计2017年我国累计装机容量有望突破 4000万kW。从技术发展上来说，我国风电企业经过“引进技术—消化吸收—自主创新”的三步策略也日益发展壮大。随着国内5WM容量等级风电产品的相继下线，以及国内兆瓦级机组在风电市场的普及，标志我国已具备兆瓦级风机的自主研发能力。同时，我国风电装备制造业的产业集中度进一步提高，国产机组的国内市场份额逐年提高。目前我国风电机组整机制造业和关键零部件配套企业已能已能基本满足国内风电发展需求，但是像变流器、主轴轴承等一些技术要求较高的部件仍需大量进口。因此，我国风电装备制造业必须增强技术上的自主创新，加强风电核心技术攻关，尤其是加强风电关键设备和技术的攻关。
4风力发电的发展趋势
分离作为一种重要的清洁能源，已经成为全世界关注的重点，且产业发展的总体趋势为以下几点：
（1）单机容量呈大型化发展。为提高风能的利用率，降低风电场的面积，提高风电的经济效益，大容量风电机组成为未来风电发展的趋势。
（2）变浆距将成为发展主流。风能的随机性和不稳定性，要求在风度发生变化时，发电设备可以通过改变风轮的浆距角使叶尖速比保持在最佳状态。在电网发生故障需要紧急停机时，可以通过调整叶轮浆距角降低风能的转化，从而优化停机策略并且配合低电压穿越控制。
（3）变速恒频直驱永磁同步发电机系统将成为发展的主流。双馈风机具有控制性能好，且成本较低的优势，已经占领了风电市场。直驱电机的使用，提高了系统的可靠性，全功率变流技术能够很好的满足低压穿越要求。
（4）海上风电将快速发展。随着风电机组和风电规模的日趋庞大，风电设备的运输和选址受到限制，加上海上风力资源极为丰富，使得海上风电场将成为风电发展的另一重要方向。
5结束语
风力发电在近年来发展极为迅速，有效解决了国家能源紧缺和环境保护的问题，对我国环境、经济的可持续发展具有重要意义，是国家重点发展的能源产业。该文介绍了大规模风电场的投入对电网安全运行的影响，对风电运行中所面临的技术问题进行了阐述，并对风电未来的发展趋势进行了展望。随着技术的不断发展，风电将逐步走向常规化，成为电力供应的重要组成。
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论文作者:贾晨辉1,宋晓龙2
论文发表刊物:《电力设备》2017年第22期
论文发表时间:2017/12/4
标签：风电论文; 风力发电论文; 系统论文; 机组论文; 我国论文; 风能论文; 装机容量论文; 《电力设备》2017年第22期论文;