韩洋
大唐新疆清洁能源有限公司 830000
摘要：当前，国际秩序相对稳定，世界经济进入飞速发展时期，各发展中国家正加快脚步追赶发达国家经济发展的步伐，世界各国对于能源的需求量呈直线上升。全球能源利用以石油、煤炭、天然气等化石能源为主，水能、风能、太阳能、海洋能等清洁能源为辅。全球化石能源资源虽然储量大，但随着现代工业的大规模开发利用，储存总量正在逐步减少且其非可再生，化石能源即将面临枯竭的命运。截至2013年，全球探明可采的石油、煤炭、天然气储量分别为 2382 亿 t、8915 亿 t、186 万亿 m3，按照目前世界平均开采的强度，全球煤炭、石油、天然气分别可开采 113 年、53 年和 55 年。能源短缺是当前世界各国亟需解决的难题，石油、煤炭、天然气等化石能源的消耗，为环境污染的治理带来了沉重压力，能源和环境问题给世界经济和社会发展带来的影响日益凸显。
关键词：风力发电；全球互联；可行性；分析
导言
空气的流动形成了风，风能是太阳能的一种转换形式，是一种重要的自然能源，也是一种巨大的、无污染、永不枯竭的可再生能源。风能的特点是具有随机性并随高度的变化而变化。几千年来，风能一直被用来作为碾磨谷物、抽水、船舶等机械设施的动力。但是风能的主要应用是风力发电：风力发电是通过风力发电机组实现风能到机械能，再到电能的转换。与传统能源相比，风力发电不依赖矿物能源，没有燃料价格风险，发电成本稳定，也没有包括碳排放等环境成本。近年来，我国风力发电市场快速发展，迫切需求风力发电技术的同步发展。
1风力发电技术现状
在第二次工业革命完成之后，北欧地区出现首个现代风力发电机，而直到上世纪80年代，风力发电机组的电气控制才能够实现。近几年，全球风力发电迈入飞速进步推广时期，在褪去技术上的稚嫩，突破使用上的桎梏后，欧美各国不断颁布可持续能源奖励机制，促使目前风力发电行业生机勃勃，其前景不可估量。美国和加拿大是西半球的发达国家，雄厚的资金实力和新鲜的奖励刺激使其成为风能利用最佳的地方。美国各州有 6 成以上开始利用风能资源，其风力发电的总装机容量可以供应 160 万个中等家庭的日常用电。
西班牙在本土安装的风电机组，配置中速齿轮箱和永磁同步发电机及全功率变流器，可以使机组低功率运行，提高利用率；配置多变量控制系统配合独立叶片变桨控制，能够降低机组荷载，延长服务寿命。美国制造巨擘 GE 推出的机型使用最新的功率变流器结构，在控制上研发出“动态无功控制（Wind-VAR）”，能向电网提供无功并稳定电压。欧洲发展和应用全功率变流并网技术，提高风能利用范围，改善电能质量。
站在控制和运行这两个角度看风电技术的进展，能把风力发电系统分成变速恒频和恒速恒频。恒速恒频风力机在风电发展起始阶段多为使用，其定桨距角的控制策略造成的低利用率已成为最大短板，不能匹配目前的风电产业进程。由此，更加先进的变速恒频系统（VSCF，Variable Speed Constant Frequency） 诞生。另外，变速恒频系统能采用脉宽调制技术（Pulse Width Modulation，PWM），此时不仅能够增强开关的使用寿命，而且可以提高风能的使用效率。
风力的随机和不可控和电网严格要求的安全运行在本质上是矛盾的。由此，在目前和未来的设计规划中，应该通过分析风电电源特性、预测评估风电对电网的影响，全面提升既有电网的风电接纳能力，促使此矛盾在安全运行的界线内实现最佳调解。
2 电能输送技术
1000kV（1100、1150kV）和 1500kV 电压等级特高压输电工程可行性研究和特高压输电技术的研发始于 20 世纪 60 年代末，目前中国国家电网公司已经有 3 项 1000kV高压交流工程和 4 项 ±800kV 高压直流工程实现商业运行，已经可以实现超过 2000km 的电能输送。预计 2018年前后，±1100kV 高压直流输电技术在工程上的应用，输电距离将突破 5000km，输电容量可达 1200 万 kW。全球风电互联距离上的难题正被逐渐化解，输送距离初步可满足风电互联的要求。
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绝缘材料在特殊气候条件的使用性将是下一个将要攻克的难题，蒙古国风电、北海及格陵兰岛周边海域、俄罗斯北部这些地区蕴含的风能资源非常丰富，而气候却相对来说非常恶劣，目前特高压设备所能正常工作的环境温度为－ 50℃到 +60℃之间，个别风能蕴含区的气温则超出了上述范围，但大部分风能蕴含区尚能满足特高压应用技术，在今后的 20 年间，新材料应用的突破将解决这一少部分问题，相连洲间电网互联成为可能，已不存在技术上的难题。跨洲跨洋间的电网互联，海底电缆技术和超导输电技术也将给予风电互联强力的支撑。
3风力发电经济和政治因素分析
2010 年之前，在一般正常条件下，测算风力发电成本与煤电发电成本比较，风力发电经营平均成本一般为 0.32 元 /kWh，上网电价包含增值税为 0.64 元 /kWh，不含增值税为 0.55 元 /kWh，发电成本比煤高出30% ～ 60%。对风电和煤电的固定资产折旧费和机组维护费用进行比较也可发现，风电高出后者 20% ～ 22%，这也是风力发电成本略高的根本原因。2016 年以来世界各国对风力发电给予高度重视，相应出台一系列的辅助性政策，大幅降低风电建设税收，特别是欧洲地区，使风力发电技术一直走在世界的前列。税收的降低，使风力发电设备制造的技术提高以及控制系统的策略优化，风力发电的竞争力进一步加强。在传统化石能源面临枯竭的前提下，风力发电具有非常优越的发展条件。
能源制约着国家的发展与安全，世界能源蕴含丰富地区也即是边缘政治地区，如中东、里海、俄罗斯以及非洲，在世界石油储藏的地缘政治版图上，形成了一个从北非的马格里布到波斯湾、里海、俄罗斯的西伯利亚和远东地区的巨大的带状区域，在这个带状区域之内几乎储藏世界上的石油资源，同时这些地区的国家政治也相对最不稳定，资源掠夺战争时有发生，如伊拉克、阿富汗等。
传统化石能源面临枯竭，可再生能源也将成为政治家们下一步战略规划争夺的对象。而风能作为一种可再生能源具有可再生能源的共性，它无法进行常规意义上的抢占和搬运，并且分布具有较强区域性，使得世界各国在风能利用上达成共识，只有打破各个国家之间的政治壁垒，相互合作，才有可能实现对风能的共同开发利用。目前世界区域电网已实现互联如北美互联电网、欧洲互联电网、俄罗斯 - 波罗的海互联电网、非洲南部互联电网、海湾地区互联电网、南美洲互联电网、中美洲互联电网等，世界电网已步入区域互联时代。如果各区域电网共同努力，建立完善的风电交易市场和交易机制，指定统一的风电并网标准或者通过直流输电环节将个区域电网连接，风电的利用将具有蓬勃的生命力。
结束语
结语与展望
通过以上分析与比较，得出以下结论。
1.随着全球经济的迅速发展，常规能源的日益枯竭，燃料生产成本中环境成本、健康成本和社会成本的计入，以及我国2008年奥运会“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”的口号提出，风能的利用和发展必将得到巨大的鼓舞和推动。
2.近期发生在日本的地震，无疑是对世界能源应用的警示，对能源发展方向的导向，而风能的应用成为对世界最为有利、有益的能源之一。核能一直以来都是以其极大的能量被广泛的研究、应用，核能发电站更是在世界各地广泛存在，但日本的地震引发出了对核能不慎应用的潜在隐患，必将“走出核能时代”。风力发电的发展存在其可行性与必然性。
3.21世纪是高效、洁净、安全、经济可持续利用能源的时代，世界各国都在向此方向发展，都把能源的利用作为科研领域的关键允以关注。而通过历史的筛选，及近年来全球新能源的发展动向，我们可以看出风能将成为能源开发的重要角色，而风电也将随之得到极大的发展。
4.并网型大功率风电机组控制系统中风力机模拟系统设计、发电机控制技术、并网技术、桨矩角控制技术和系统监控等关键技术的解决将有助于我国风电产业的国产化和大容量风电系统自主知识产权的建立。
参考文献：
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论文作者:韩洋
论文发表刊物:《防护工程》2018年第12期
论文发表时间:2018/10/9
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