摘要:当今社会经济迅速发展,但同时对于资源过度利用与开发也伴随而来。要想实现经济的健康、可持续发展,必须通过现有的科技缓解与完善资源的供需矛盾。风能是一种新能源中的重要资源,风能又比较常见,所以,风电已成为正在科学界重点关注的能源之一。风能的资源在我国很丰富,积极发展发电事业,适应我国节能的发展战略,对生态效益和经济效益的统一起到促进作用。文中对我国的风力发电工作的不足进行了分析,并探究了风力发展的良性发展措施。
关键词:风力发电;风力发电产业集群;低碳经济;风力发电发展
1风力发电发展中存在的不足
风能作为一种清洁没有污染、取之不竭的新能源,还是技术较为成熟、具有开发和利用潜力的可以再生能源。在如今风力发电前景广阔、快速发展的情况之下,其发展过程当中也有很多不足。
1.1风能资源的利用有区域限制
风能有随机性与不稳定性的特点,它属于低密度的能源,现在的风力发电应用了风能密度较大的风速高的强风地带。强风带发电的效益很高,可因为强风带风力强,给发电机的设计与维护等造成了诸多困扰。并且,我们还要进一步研究怎样在一些自然环境复杂地区(例如弱风速带、低中风速带、地势复杂区等)实施风力发电的具体问题。
1.2风力发电的可靠性有待提升
因为风有间歇性、风向与风带多变性,风力发电的投资费用多,并且风力发电的设备不能确保全年发电与满额发电,使风力发电其可靠性得不到保证,而且经济条件较差的地区,风力发电难以进行大力推广。
1.3风力发电的成本较高
因为风力发电在技术上存在不足,使在风电场工件的风力的发电机组经常出现故障,由于维护费用高、维修工作困难,导致了风力发电的成本高与效率低的现象。
1.4风能资源数量不清
现在风能资源评估一般是通过10m高层处的评测资料,在这个高度层处得到的风能资源不够风电场的全年发电或者满额发电。所以,必须努力开展风能资源的评测和调研。
1.5风力发电对电网电压有一定的影响
因为风力发电为有功功率,一般会使电压升高,无功功率的消耗,则会造成电压降低。而因为风能间歇性的原因,引起风力发电在有功功率和无功功率间转化,就是电网电压的闪变,因此风力发电对于并网电能品质引起一定影响。所以,风电装机容量在逐年增加,我们要仔细思考电网规划和调度。
2我国风力发电健康发展的策略选择
2.1合理做好风电整体发展规划
为了有效合理地使用风能资源,并且保证电网安全运行,国家必须按照能源发展的规划,依照合理、有序的原则,做好财政补贴的总规划与风力发电的总量规划,进行地理分布的规划、政策帮扶规划、电网的建设规划。要关注有关风力发电的建设部门与工作单位的团结合作,我国的能源局为主导,成立多职能部门组成的风电发展协调组织,确保各项政策与规划间的整合。
2.2合理做好电网建设规划
我国西北、华北、东北和东部沿海风力资源较为丰富,而其中东北、西北、华北的许多区域离负荷中心较远,处于北电南输、西电东输的情况,电网建设落后导致电能浪费很大。
强化电网的建设、完善电网的规划是未来一项艰巨的工作。电网的配套设施和建设大型风电场的标准要统一规划,利用电网的分布资料、地理的信息系统、经济的评价分析,做好风能资源的评价与地质条件的勘探,科学布局电网的送出通道。特别是在西北地区,要继续设立特高压的外送线路,并且在特高压的主干线周围建设区域性环形线路,这才能使西北地区的风力资源得到充分的利用。还要推进高耗能产业往西北部风能资源充足的区域转移,降低对电网建设的十分依赖的程度。
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2.3加快推进资源整合形成行业良性发展格局,降低风电成本
这些年,风电行业在我国经历了粗放、高速的发展时期,已进入结构优化调整期。因为市场调控和整合速度加快,国内的风电场和整机行业集中度都在发展,这会推动零部件的行业加速整合的步伐。
2015年,我国风电新增装机的制造商是26家,大多新增装机的容量集中于少数几家的风机制造商。26家的整机制造商之中,主要技术大多利用买断国外先进技术来完成。但市场上制造商水平参差不齐,有些厂家的风机的叶片断裂、主机烧毁、其故障率高等现象很多。为减少这些现象,完善风电产业的秩序,国家鼓励制造商间进行合作,使风机技术整合,利用共享平台来制造优质的风机,减少资源浪费,推进国产化的进程、零配件的通用化,使研发、制造成本降低,使风机成本与风电成本达到降低的目的。现在,主流兆瓦级的风力发电机组其整机使用15MW、2MW、3MW、5MW、6MW的平台,在政策上积极参与了国际风电的标准制定,推动了风机配件通用化,是我国的风机制造与发展的重要举措。
2.4加快风力发电技术,研发陆地大功率、低风速风力发电机组
增大风电机组的单机容量有助于提升风能利用的效率,使风电场规模效应得以提高,减少风电场面积,降低了单位成本。2005年之前,750kW之下例如600kW机组为主流机型,2005到2008年750kW机组初步成为了主机流型,期间15MW机组已研制且进入市场。2008到2014年,15MW机组引领了市场。2015年至今,而2MW至3MW风机成为了陆上风机的主流机型。
风电机组的单机容量在不断增大,则它的重量与尺寸也再加大,为了方便安装与运输,在结构设计时做到紧凑和柔性与轻盈化。在提高发电技术当中,应当利用高新的复合材料、设计合理调向系统,使低风速、大功率的风力发电机组研发速度加快,为我国低风速的风电产业的未来发展奠定技术基础。
2.5加快推进海上风电发展
开发海上的风电场促进了大容量风电机组技术的研发。现在我国的单机容量是5MW、6MW风电机组已进入商业运营。而美国已研制了7MW的风电机组,且在研发10MW机组;而英国10MW的机组正设计中,挪威也在研发14MW机组,欧盟正准备研发20MW风电机组。由此可见,世界风电机组的制造商全在为将来大型海上风电场的建设进行前期的开发准备。
2.6加快推进风力发电储能技术的发展
风力发电系统中应用的储能技术应符合循环使用的寿命长、适用温度的范围广、储能的密度高、无污染、耐高压冲击的特点。现在,可以适合风力发电的储能技术有电池储能、压缩空气储能、飞轮储能、超导、抽水储能以及电容器储能等。电池储能的不足是对环境温度的剧烈变化不能适应、电池组使用时间短,这都是需要解决的困扰;飞轮储能要减少储能成本;而压缩空气与抽水储能等技术十分依赖所处地理环境,所以适用的范围有限。所以,我们以后必须加增风电储能的技术和关键材料的规划研发,从而适应大型风力发电机组的生产和应用需求。
2.7加强专业人才培养体系建设
我们国家风力发电的产业没有建立完善从设计制造、营销、到系统安装、和调试及其运营的人才体系,风力发电研发与管理专业人才不足,复合型的人才更为缺少。加强对人才培养队伍建设迫在眉睫。人才培养过程中,大学、风电企业、科研院要承担各自的责任。例如,高等技术学院注重培养风力发电的生产制造和系统安装与调试的人才;普通的本科院校注重培养营销和运营管理的人才;研究型的大学与科研院所注重培养有关风电技术的研发和设计人才;而风电企业和大学共同培养的是复合型人才。
3结束语
总之,不论对能源需求,还是对环保与相关政策,风能的积极开发利用将是我国建设的重点,风力发电会有非常广阔的前景。并且,合理科学的开发风能资源,可以降低成本,提高发电效率,并且推动风电行业快速发展,对我国环境的保护、缓解能源的压力、能源结构的调整等方面也有着深远的意义。
参考文献
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[3]李剑平.我国新能源风力发电的发展思路探索[J].科技创新导报,2015,25:194-195.
论文作者:张辉
论文发表刊物:《电力设备》2017年第2期
论文发表时间:2017/4/6
标签:风力发电论文; 风能论文; 风电论文; 机组论文; 电网论文; 储能论文; 资源论文; 《电力设备》2017年第2期论文;