（中国能建集团湖南省电力设计院有限公司 410007）
摘要：随着低碳环保理念的进一步贯彻，人们对于各种新型清洁能源的应用也会越来越广泛。而风力发电技术作为低碳经济的重要部分，在未来的发展中必将有其新的意义和内涵。本文就风力发电技术发展及关键问题进行深入剖析，以期为推动风力发电技术的发展提供有价值的参考。
关键词：风力发电技术；关键问题；发展
1风力发电技术概述
1.1风力发电系统的类型
（1）恒速恒频风力发电系统
目前风力发电系统应用最多的异步发电机基本上是恒速恒频型式的，结构图如图1所示。其基本原理为：由控制系统对风速进行实时监测，当平均风速大于起动风速时，控制系统开始启动风机进行发电。这种发电方式具有性能可靠、控制技术简单的优点，但风能资源利用率较低。
图1恒速恒频风力发电系统结构图
目前风力发电系统为了增大风能利用率，一般采用大小两套配合发电，风速低时小容量风机可以进行发电，风速大时均能并网发电。
（2）变速恒频风力发电系统
不干涉风车的转速，让其随风速的变化而变化，再通过其他方式来调频的方法称为变速恒频风力发电。风机和电机的转速有很大的变化范围，当风速改变时，实时的调整风机转速，最大限度的对风能进行利用，优化了机组的运行条件，系统的发电效率也大大地提高了。目前国内外主流的风力发电系统如建成或者在建的机组均采用这种方式。这种发电系统方式较多，仅仅列举其中几种形式，如图2-4所示。
1.2风力发电机的类型
（1）变桨距型
变桨距风力发电机是在定桨距风力机上发展过来的。变桨距风力发电机的叶片与轮毂不再是刚性连接，此时采用的是联轴器或是推动轴承连接，目的是为了根据风速的大小变化来控制桨距角，保证功率输出在额定值附近。大型变桨距风力发电机组除了进行桨距控制以外，还通过控制发电机转子电流来控制发电机转差率，使得发电机转速在一定范围内能够快速响应风速的变化，以吸收瞬变的风能，使输出功率曲线更加平稳。
（2）定桨距型
定桨距风力发电机的桨距角和转速都是不变的，而且其桨叶和轮毂是固定的，采用叶尖扰流器实现桨叶的制动，再结合桨叶自身的气动特性实现定桨距风力机的调速功能。桨距角和转速的固定不变性导致了桨距角不能随风速的变化而变化，一旦风速高于额定风速，桨叶就会失速而引起输出功率随之下降。利用自身气动性和叶尖扰流器实现控制性能，能够简化结构、增加可靠性，但又存在其部件较大，功率系数较低且不易启动的缺点。
2风力发电技术关键问题研究
2.1我国风力资源分布不均匀
根据我国风力资源的分布来看，能够广泛利用风能的区域主要集中在我国的东南沿海与西北部区域。因为风力资源分布问题，我国的风力发电企业在其分布区域的发展也比较成熟和密集，但是这些密集的风力发电企业也会带来风力发电产能过剩或者窝电等情况。因此，目前我国的风力发电企业应该注重电力的远距离运输等方面的问题，从而优化整个风力发电系统。
2.2风力发电的产业链不完善
随着风力发电行业的不断发展，风力发电机组等各个方面的建设也显得越来越重要。就目前我国风力发电的现状来看，其在机械零件方面能够很快的发展，但是在核心部件方面却发展不理想。此外，对于电气可编程控制和集电环等重要部件都要靠国外供给，并且目前的风电机组整机设计还不够先进，同时在运输、维护、咨询、监测等多个方面还没有系统性的体系，大大阻碍了风力发电行业的广泛发展。
2.3风力发电机组的单机容量加大但理论支撑不够
就我国目前的风力发电现状来看，其机组的单机容量已经从原有的600KW变成现在的1.5、2.0、3.0MW甚至以上。虽然说在单机容量上有了很大的进步，但因为我国风力发电发展过快，一些理论知识体系和实践经验还远远不够，不能科学精细的进行载荷极限的计算工作。风力发电中单机容量的大型化不仅能够降低整个风力发电的投入成本，还能增强其单位面积的装机容量与发电效率，因此风力发电大型机组的发展与应用将是未来风力发电的必然方向。
3发展趋势
为提高风力发电效率、降低成本、改善电能质量、减少噪声、实现稳定可靠运行，风力发电将向大容量、变转速、直驱化、无刷化、智能化以及微风发电等方向发展。
（1）风力发电机容量大。这可以降低并网成本和单位功率造价，有利于提高风能利用效率。
（2）采用变桨距和变速恒频技术。变桨距和变速恒频技术为大型风力发电机的控制提供了技术保障。其应用可减小风力发电机的体积、重量、成本、增加发电量，提高效率和电能质量。
（3）直接驱动。直接驱动可省去齿轮箱，减少能量损失，降低发电成本和噪声，提高效率和可靠性。
（4）无刷化。无刷化可提高系统的运行可靠性，实现免维护，提高发电效率。
（5）智能化。采用先进的模糊控制、神经网络、模式识别等智能控制方法，可以有效克服风力发电系统的参数时变与非线性因素。
参考文献：
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[3]杜刚，党晓强，刘华.新世纪风力发电技术中的若干问题分析[J].电气时代，2011（03）.
作者简介：
赵利会（1980.04.28），性别：男；籍贯：河北平山；民族：汉；学历：学士；职称：高级工程师；研究方向：电气工程
论文作者:赵利会
论文发表刊物:《电力设备》2017年第36期
论文发表时间:2018/5/14
标签：风力发电论文; 风速论文; 风能论文; 系统论文; 转速论文; 技术论文; 桨叶论文; 《电力设备》2017年第36期论文;