摘要:在全球能源过度消耗的生态环境下,对新能源的研究和利用已成为世界热门的话题,风力发电是新能源发电技术中最具规模开发和商业化发展前景的发电方式,目前各国都在加大对风力发电及其相关的技术研究。全球风电行业年度市场增长率达40%,已有一百多个国家涉足到风电行业,该行业已经成为世界能源市场的重要组成部分。我国近几年风电产业发展势头强劲,风电新增装机的容量稳居全球前茅,因此,对风力发电的技术现状和发展趋势进行研究具有重要意义。
关键词:风力发电;技术现状;发展趋势
1风力发电机的类型和原理
风力发电机根据结构和运行原理不同可以分为直流电机、感应异步电机和同步电机几大类。不同的发电系统所用的发电机不同,恒速恒频风力发电系统常使用异步感应电机和电励磁同步电机,异步感应电机运行稳定、结构简单、使用维护方便、环境适应性强,但运行范围较宅。电励磁同步电机可靠性高、频率稳定、电能质量好。变速恒频风力发电系统使用的电机类型比较多,常用的有笼型异步电机、绕线式异步电机、永磁同步电机、混合励磁永磁同步电机、开关磁阻发电机、高压发电机、储能式发电机等
2风力发电技术现状分析
2.1单机容量小,浪费大量的建设资源
众所周知,风力是电力发电的重要组成部分,其发电效率直接影响到发电行业的发展,因此,风力发电技术应结合市场的发展趋势以及人们的用电需求等进行及时的改进。然而,就现阶段风力发电技术来看,在人们生活水平不断提高的情况下,人们对生活用电的需求也在不断的增加,风力发电作为发电技术的重要组成部分,为了满足人们的用电需求,很多地区会增设多个风力发电机组,而在这种情况下就会造成大量的资源浪费,尤其是土地资源的浪费,将会造成国家土地资源吃紧的问题,影响到风力发电的可持续发展。
2.2边远山区风能开发及运输问题
我国现有风能资源观测资料仅仅是几处典型情况,并不具备局部或较小区域内的全面性与客观性,虽然其能够在一定程度上反映出我国某处高山风场的风能资源情况,但由于地形地貌的复杂性,仅仅靠几个站点的观测数据,无法实现对山区风场风能资源的精准推算。也就说,风能资源观测资料的缺乏是阻碍边远山区风电开发的一个主要因素。山区风能资源除了与地形有着密切关联之外,还受海拔、植被以及坡向问题影响较大。地形以及其他因素的不规律变化,导致山区风能资源分布的复杂性。总体看来,边远山区风能资源分布具有明显的离散性,且连片风场存在面积小、风能资源分布差异明显等特点,这就对风能资源观测和评价提出了更高的要求,也给风能资源开发增加了一定的困难。
2.3风功率预测技术有待于进一步提升
在实际操作过程中,风功率预测技术不仅能够改善风电并网给电力系统带来的影响,还能够进一步推进风电与电网的协调发展。通过对风电场的出力情况予以尽可能精准的预测,能源企业能够实现对常规电场发电计划的合理安排,从而减少系统旋转备用,能较为明显地降低电力系统运行成本,提高经济效益。此外,对风电负荷波动情况予以尽可能精准的预测,并据此采取合理策略,可以有效提升整个系统运行的稳定性与安全性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆与此同时,提升风功率预测水平还能有效实现调度人员的合理安排、发电计划以及机组组合方案的科学性,为保障电力系统提供较为有力的支撑。
3风力发电技术未来的发展趋势
3.1单机大容量
通过以上的分析了解到,当前风力发电技术在实施的过程中,由于会占用一定的土地,将会造成国家土地的紧张,因此,为了避免这类问题的继续发展,风力发电技术应向着单机大容量的方向发展。所谓单机大容量,就是增加一组发电机的容量,结合地区的实际用电情况适当的增加容量,当然,要确保所增加的容量在风力发电机所能接受的范围内,这样就可以避免建设多个发电机组而浪费国家土地和资源的问题,当然,有很多地区在用电量上有着很高的要求,而在这种情况下,相关部门则必须对风力发电技术进行改革和创新,不断的加强对发电机组的研究,才能设计出满足地区发展的大容量单机发电组,这也是未来风力发电技术的发展趋势。
3.2海上风电机
陆上发电向海上风力发电发展。随着风电机组单机容量逐渐增大,庞大的体积难以运输和风电场选址困难限制了其在陆地上的发展。海上风能资源极其丰富,风速高、对噪音要求低、大容量机组易于运输等特点,加之VSC-HVDC技术及其构成的多端直流输电技术为海上风电传输扫除了技术障碍,使其成为未来风电的一个重要发展方向。
3.3双馈主导,直驱引领
针对驱动方式的不同,风力发电技术主要分为以下两种形式:①双馈式,其主要是通过齿轮箱多级变速来对双馈异步发电机进行驱动的,这也是当前市场的一种主流产品;②直驱式,其主要是通过风轮实现对同步发电机进行直接驱动的。因在双馈式驱动方式中,变速齿轮箱位于风力机与发电机之间,极易产生较大的噪音,且机械磨损程度也比较高,而使用直驱式风力机则可以免去齿轮箱环节,不仅降低了投资成本,还减少了停机时间、传动链损失以及能量损失等,大大降低了噪音污染,提升了系统的安全性与可靠性,市场占有额日益增大。
3.4定桨距向变桨距变速发展
风能具有随机性和爆发性的特点,当风速变化时,改变风轮的桨距角使其保持在最佳叶尖速比。以期获得风能的最大利用效率。并且在电网发生故障时,通过调整叶轮桨距角减少风能捕获,以利于机组紧急停机或配合低电压穿越控制策略。
4结语
随着社会经济的飞速发展,人们用电量以及用电负荷在不断增加,电能的开发也逐渐受到重视,风力发电技术是电力发展的重要组成部分,主要是通过相关的机械设备以及技术等来将风能转换为电能,从而实现为人们供电,对推动电能源行业的可持续发展有着极大的作用,而且,在科学技术发展的过程中应加强对风力发电技术的改进和创新,这样才能满足当前社会的发展需求。
参考文献:
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论文作者:费弋驰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第35期
论文发表时间:2018/4/28
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