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基于风力发电技术发展现状以及行业发展分析

作者:未知

  【摘 要】经济的发展,促进人们用电需求的不断增大。风能作为可再生新能源,可以有效缓解传统能源的危机。风力发电是利用风能的有效手段之一,正在世界范围内迅速发展,拥有广阔的发展前景。本文就风力发电技术发展现状以及行业发展展开探讨。
  【关键词】风力发电;技术发展现状;发展分析
  引言
  能源产业支撑着社会经济不断向前发展,随着能源消耗的日益增长、社会环境意识的不断提升,可再生新能源的开发和利用受到了世界各国的普遍重视。风能具有清洁、安全、可再生的特点,是重要的可再生新能源之一。风力发电作为能源利用的重要手段,是对传统能源发电的重要补充,可以有效缓解电力行业对煤炭、石油等传统能源的依赖,实现电力行业的能源结构多样化。再者,风力发电也有利于环境和生态的保护,不同的发电形式都会对环境造成不同程度的影响,风力发电相对于传统能源发电,空气污染近乎零,气候改变也非常低,水质污染以及野生动物等方面影响也近乎零。本文首先介绍了风力发电的原理和特点、风力发电系统和发电机类型、风力发电的技术要点;然后分析了风力发电的国内外发展现状和面临的挑战;最后展望了风力发电行业的发展前景。
  1风力发电
  1.1风力发电的优点
  在市场经济不断发展的今天,风力发电属于清洁能源,我国的风电设备也日趋进步,大大的降低了生产成本,成本已低于发电机,风力发电是可再生能源,属于环保能源,它非常的清洁,对于环境效益非常好,既可再生又永不枯竭,风力发电在为经济增长做贡献的同时,又可以有效的缓解空气的污染,并且技术也相对成熟,还可以为节能减排做出贡献,风能作为洁净的能源,在我国的发展前景非常乐观。
  1.2风力发电系统的类型
  常见的风力发电系统主要有三种,包括恒速感应发电系统,变速恒频双馈式发电系统和变速同步发电系统。恒速感应发电系统在当前使用的最为广泛,这种系统的构造简单,造价很低,发电过程比较容易控制,后期维护投入非常低;但是这类系统存在着不能有效控制无功补偿的问题,使得供电效率很低。变速恒频双馈式发电主要使用在电力生产中,这类系统的优势在于发电具有较高的稳定性,而且容易控制,不需要无功补偿,成本低的同时对风能具有较高的转化效率;但是这类系统比较复杂,使得维护比较困难。变速同步发电系统还处于摸索阶段,而且造价很高,目前并没有太多的使用,但是该系统具备着不需要无功补偿和稳定性高的优势,具有较高的潜力。
  2风力发电技术
  基于电网运行的现状和大规模开发风电的长远利益考虑,风电场输出功率可控性的提高,是目前风力发电技术的重要发展方向。另外,风力发电技术发展的主要问题包括风电质量、机械结构和机组控制。针对风电质量问题,可以使用超导储能技术稳定风电发电机组的输出电压和频率;在机械结构方面,一是可以改善机械结构的动力学设计,另外也可以使用先驱系统;在控制技术上,目前常采用系统模型控制,但也有一定的局限性。为了更好地解决这些问题,在未來我们需要加强风电技术的研究,根据可再生能源发展政策,促进风电技术在商业化发展中得到更好的应用。
  3国内外风力发电的现状
  智能电网是当今世界电力系统发展变革的最新动向,以风力发电为导向的电网发电系统具有供电容量大、经济性好、电能质量高等特点,并且适于分布式电源和电动汽车等负荷的接入,具有广阔的发展前景。2011-2015年间,全球累计风电装机容量平均增长率为16%,2017年全球风电市场新装机容量52.6GW,累计装机容量达到539.6GW。我国地理环境中,有着绵长的海岸线、广阔的草原和戈壁,风力资源十分充分。充分的资源对应着良好的发展环境,近年来我国风力发电技术和应用范围逐年增加,2013年底,我国风电新装机容量到达1.6万兆瓦,累计装机容量达9.1万兆瓦。2017年我国新装机容量19.7GW。在我国政府报告书中,预计2020年风电发电量确保4200亿千瓦时,约战全国总发电量的6%。我国风电产业逐年发展,世界前15风电企业中,中国占据7席。但是在蓬勃发展的现状下,依然存在着很多不可避免地问题。
  4我国风力发电面临的机遇和挑战
  我国是风力资源丰富的国家之一,我国的风力资源主要分布在“三北”地区(东北三省、内蒙古、甘肃、青海和新疆等)、东南海沿海地区和内陆局部地区,这些地区可开发利用的风能储量约2亿kW,占全国可利用储量的80%。现阶段,我国风力发电的规模还在不断增大,也就意味着风力发电在我国电力资源中的比例在不断增加。在国家政策鼓励支持下,我国的风电技术取得了一定的成果,但是和国际先进水平相比较,还存在一定的差距。其中风力发电应用中的很多关键技术被国外少数企业垄断,阻碍了风力发电的进一步推广应用。因此,需要对目前的风力发电技术不断完善,在技术上不断创新拥有自主知识产权。从风力发电的成效上看,我国很多建成的风电场处于闲置状态,输出电能利用率较低。造成风电“发得出、送不出”的情况的主要原因是风电入网问题。因为我国风能资源主要分布区域也是电网分布较弱的地区,因此风力发电面临着电网不堪重负的问题。这需要统筹协调电力规划,同时也需要技术突破降低入网成本。总而言之,我国目前的风力发电还有很大的发展空间,风力发电技术的研究也至关重要。
  5风力发电的展望
  随着煤炭、石油、天然气等不可再生资源的日益短缺以及这些传统资源在使用过程中导致的环境污染问题日趋严重,可再生新能源的开发在能源产业中显得尤为重要。风力发电是目前可再生能源开发利用的重要方式之一,风力发电技术日趋成熟,未来发展前景十分广阔。(1)未来小型的风力发电行业预计会迅速发展。中小型风电场的建设成本低,相对于常规电力优势明显。目前需要克服的主要问题是无风期间不能供电,针对这个问题,可以在发电机组配备少量蓄电池,同时风力发电组还可以和其他动力源联合使用,比较常见的联合方式有风力-柴油发电、风力-太阳能电池发电等;(2)风能行业和技术的发展趋势。国内的风电设备制造已经具有了较高的规模,行业内的竞争正在变得激烈。不同的企业都采取降低了造价并进行着技术研发,在提高了风力发电水平的同时,也降低了风力发电的造价,缩小了风力发电和火力发电的价格差。我国的风电设备研发主要围绕着大容量、低风速和高效率这几方面进行,尤其在材料和基础元器件上,会在将来有很大突破;(4)建立健全可再生能源发展政策,由政府方面促进风能在我国的研发速度,加快技术发展;(5)风电企业商业化发展速度加快,呈产业化发展。(6)海上风力发电市场规模极大,同时风险也极高,备受各国关注,正在掀起研究和投资热潮,预计到2020年,海上风电装机将达到3000万kW。我国海上风能资源丰富,东部沿海地区具有开发风电的非常好的条件。
  参考文献:
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  [5]刘彦东.风力发电现状及对策[J].内蒙古石油化工,2011(5):74-75.
  (作者单位:贵州电力职业技术学院)
论文来源:《科学导报·科学工程与电力》 2019年3期
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