摘要：风能是地球上一种重要的自然现象。风能主要是由不同温度的空气形成的气流，在气流过程中产生风。归根结底，这是太阳能的另一种表现形式。风能是地球上最重要的清洁能源，是一种可再生能源。和太阳能一样，它也是地球清洁能源的重要来源。人们对风能的利用经过了几个世纪的发展。从最初的风能到风力发电过程，经历了几千年的发展。在现代风能利用中，风力发电是风能利用的最佳方式。在当今世界发展形势下，风能转化为电能正在推动以电为能源的当今世界的发展。
关键词：风力发电；技术研究；电力并网；发展；电力系统
引言
在许多新能源的应用和开发过程中，风力发电作为一种重要的能源，今天已经被许多国家开发和利用。风力发电具有重要的重现性和清洁性。只要风力发电技术不断发展，风力发电的效率就会逐步得到发展和有效利用。在能源利用逐年增加的今天，风力发电越来越受到世界各国的重视。对风力发电的需求逐年增加。风力发电技术也需要相应的技术能力同步发展，以适应风力发电发展的技术支撑。中国的风力发电有风力发电的环境。近年来，我国风力发电发展迅速，风力发电技术的研发也取得了显著进展。
1风力发电技术概述
1.1风力发电技术原理
风力发电技术指的是将风能通过风力发电机转化为电能的技术。风力发电的过程就是把风能经由机械能转换为电能的过程，风能转化为机械能的过程由风轮实现，机械能转化为电能的过程由风力发电机及其控制系统实现。风力发电技术的基本原理是风的动能通过风轮转换为机械能，再带动发电机发电转换为电能。在这个过程中，风力发电机组大多为水平轴式风力发电机，它由多个部件组成，包括叶片、轮毂、增速齿轮箱、发电机、主轴、偏航装置、控制系统、塔架等。
1.2风力发电的特点
风能发电在近 10 年来已取得飞速发展，目前，全球风电装机容量已近 4 270 亿 MW。风力发电技术能够得到大量的推广与它的特点是分不开的。风能属于可再生能源，风力发电有充足的能源支持；风力发电技术建设周期短以及装机规模灵活，在风能充足的地方可以用最短的时间建立风力发电基础设施，可以用最快的速度将风能转化为需要的电能；可靠性高和成本低使得风力发电的推广使用迅速提高；风力发电在操作运行方面也是比较简单的，而且风力发电建设占地面积小。风力发电的特点总结下来就是能源充足，操作简单，成本低无污染。
2电能产生后的存储技术的研究
风力发电产生的电能需要通过电能存储技术进行存储，主要解决风力发电产生的风能不稳定现象，能够很好的传递产生的电能。风力发电储存技术是风力发电的重要技术环节。目前，各国研究机构都非常重视这项技术。它是实现风力发电的重要途径。这项技术的开发和研究主要解决风能转化为电能过程中储存丰富电能和最大限度减少能量损失的问题。
2.1当前电能存储技术
目前，电能的直接储存技术主要是通过蓄电池技术来实现的。风能由发电机转换成电能，然后直接储存在蓄电池中。此模式是最简单的存储模式。
2.2风力发电向水利和储能转变
风力发电可以利用电能驱动水泵，将水资源储存在高位水箱中，通过水力发电转化为水和电，直接接入电网并输送到电网。这种能量转换将风力发电的能量转换成水利和储能。
2.3风力产生的电能可以通过空气压缩装置储存。
风力发电产生的电能通过空气压缩装置储存，适用于干旱地区的储能。当电能缺失时，空气压缩装置可以通过涡轮发电补充电能，这是风力发电能量的另一种储存方式。
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3风力发电与其他能源发电互补设计
为了获得更稳定的电源，风力发电、太阳能发电、水力发电等能源可以根据能源和电源的组合进行合理配置，建立复合电源组合可以为稳定的电源提供电源。同时可以降低风力发电等成本。这种互补供电组合主要包括风力发电与太阳能发电的互补、风力发电与火力发电的互补、风力发电与水力发电的互补、风力发电与燃料发电的互补等。
3.1风力发电与太阳能发电互补供电
我国风力发电的现状、气候和地形因素决定了我国风力发电和太阳能发电是相辅相成的。一般来说，我国冬季风大，太阳辐射小。夏季太阳辐射强，风能小。我国大部分地区可以实现风力发电和太阳能发电的互补，为该地区稳定持续供电提供了保障。
3.2风力发电与水力发电互补项目
风力发电与水力发电互补的能源供应也可以为稳定的电力供应提供能源保障。风力发电不稳定因素发生后，启动水利发电装置提供稳定的电力供应。当水利和储能不足时，可以利用风力发电机提供电能，在适当的风力和水电地点发挥互补作用。
3.3风力发电与燃气发电的互补能量功能
风力发电供电系统与燃气轮机发电机供电系统的能量互补，当一个供电系统出现问题时，另一个供电系统可以提供电能支持。这样，可以为供电系统中的用户提供稳定的电源。在实际应用中，风力发电与燃气轮机发电互补系统得到了很好的应用。
3.4风力发电系统与柴油发电系统电能互补系统
风力发电和柴油发电系统的建设适合岛上的电力环境。当风力发电的供电能力不足时，可用柴油发电补充电力。柴油发电不足时，可采用风力发电系统供电。这种互补可以为区域供电提供相应的稳定供电模式。
3.5风力发电系统与生物能发电系统互补能源技术
同样，风力发电系统和生物能发电系统可以实现供电中的能量互补功能。双赢电源的多样化为电力用户提供了多种选择，但稳定供电是电力用户的原则。只有稳定的电源才能赢得电力用户的青睐。风力发电和生物能源发电之间的能量互补可以弥补电力供应不稳定的缺点。因此，风力发电与生物能源发电互补是供电方式的最佳选择。
4风力发电设备的设计与制造技术研究
风力发电设备的设计、开发和制造是风力发电提供高质量电力供应的最重要保证。风力发电机组的发电效率与发电设备的相关技术密不可分。现代设计方案和仿真软件技术的应用为发电机组设备的进一步精细化设计提供了技术支持。仿真软件测试系统从发电设备的设计和受发电点影响最大的现代发电机组的设计方案两方面，为高质量风力发电设备的设计和制造提供技术和数据支持。风力发电的核心是风力发电机叶轮的设计和技术研究。叶轮的设计形状和更有效地将风力转化为电能的优化设计是整个风力发电设备技术研发的核心。从力学、空气动力学等角度对数据进行计算，从中选出最佳。设计方案的最终方案需要多次测试作为基础。在翼型设计技术、数值模拟技术、风洞实验技术、数据库建立、翼型数据三维修正以及在叶片设计中的应用等方面取得了良好的效果。
5风力发电并网技术
风力发电是现代火力发电的重要补充能源。实现风力发电与现代主流电网的对接是风力发电的最佳选择。风力发电只有接入电网才能实现价值，风力发电的能量才能作为最高质量的能源补充供给社会。由于发电机并网过程是一个瞬态过程，受并网前发电情况的制约，影响发电机的运行和并网后电网的电能质量。在并网运行模式下，主要解决方案是控制并网和调节功率。在大规模风电运行要求电网提高风电接纳能力的同时，为了保持电网的稳定性，电网对并网型风力发电机也提出了更高的技术要求。
结语
风力发电是一种可再生能源，其成本最接近常规能源，目前发展前景最大。它引起了世界各国的关注。经过几个五年攻关计划，我国在风电机组和部件制造技术、风电接入系统仿真技术、风电场选型和建设技术等方面取得了很大进展。
参考文献:
[1]国家高技术研究发展计划先进能源技术专家中国先进能源技术发展概论 [M].北京：中国石化出版社，2014：101~129.
[2]郭新生.风能利用技术 [M].北京：化学工业出版社，2013，62：140~159.
论文作者:王红军
论文发表刊物:《电力设备》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/1
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