(甘肃龙源风力发电有限公司 甘肃兰州 735211)
摘要:现在的能源和环境是人类为了生存以及发展必须面对的难题。风力发电是可再生的优质能源,所以发展风电已经是各个国家的必须选择。因为相关的新能源发展战略的要求,所以我国的风电开始快速发展。阐述相关风电产业技术创新的影响因素为出发点,进而阐述相关技术创新的原则,总结再阐述了有效的技术创新的模式。
关键词:风力;发电产业;技术;创新模式
引言
煤、石油以及天然气是现在的主要使用能源,但是它们是有限的,使用的同时还会有严重污染。为了避免这种情况,现在可再生能源包括风能的开发利用,已经是各个国家的重中之重。风力发不只是可再生的能源,而且能够做到无污染,这样的特点就使得它成为了最受关注的能源。在我国的风能的储量是很大规模的,分布地区也很广,所以它具备的潜力也很大。现在国内的风电产业和技术水平正在快速进步,一些问题也就随之出现。
一、风电产业技术的创新意义
由于现在新能源产业是国家战略,同时可能会成为国民经济增长的重点。对于技术发来说,我国风电产业正在逐渐壮大。
虽然我国的风电装备制造业正在同步发展,但是必须要在技术上进行自主创新,研究风电的核心技术以及风电相关设备技术。风力发电是节约资源能源的方式。火力发电回消耗煤炭和木材,进而导致环境破坏,而且木炭燃烧会污染环境。水力发电是通过借助自然资源,然而水力发电受到的影响也会很大,因为自然环境是在变化的,所以水力发电不具备稳定性并且成本较高。核电是新能源,但是它带来的危害大,小问题都会可能造成不可估量的后果。因此风力发电的成本低,实行较为容易以及安全性高,就是风电产业的最大优势。
二、风电产业创新的方向
风力发电技术是结合了空气动力学、机械传动、电机学、力学等一系列学科的工程。现在的研究的难点是在风电机组大型化以及对于风力发电机组的先进控制策略这些方面。
①发展风力发电机组机型和容量。风力发电技术现在的问题和未来发展趋势是在于能够提高效率、可靠性并且达到降低成本的目标。风能的利用率以及发电效率提升的方法是发展风力发电机单机容量。
②发展关于风力发电机组的控制技术。对于风力发电机组的安全高效运行来说,控制技术非常重要,所以,风力发电的控制技术和控制系统是研究的主要问题。计算机技术和最好的控制技术在风电领域得到使用,使得风力发电控制技术能更快发展,控制方式正在由最开始的单一定桨距失速控制转变为变桨距以及变速恒频控制这个方向,进而达到智能型控制。
定桨距型的风力机指桨叶连接轮毂时是被固定了的,也就是让桨距角一直稳定,当风速出现变动的同时,桨叶迎风的角度也不会变化。失速型是在风速高于额定的风速都时候,通过桨叶翼型的失速特性,让桨叶表面产生涡流,进而把将发电机输出值规定出范围。失速调节型具备简单可靠的特性,风速一旦变化进而出现输出功率变化,就只需要根据桨叶的被动失速进行调节,控制系统得到简化。但是叶片重量大,导致桨叶、轮毂、塔架等的受力也就大,影响机组整体效率,同时这些部件也会出现疲劳磨损的情况。
③发展风力发电机组的控制策略。现在的风力发电机的控制策略研究基本为两大类:一是以数学模型为基本的传统控制方法,二是现代控制方法。传统的控制方法是使用线性控制去调节发电机电磁转矩和桨叶节的距角,进而让叶尖速比为最优值,最终做到对风能的最大获取。风速快速变化导致调节会落在后面。而且因为某位置的线性化模型,所以并不能用于工作范围宽、随机影响大、问题因素较多和非线性严重的风电系统。现代控制方法是包括了变结构控制、鲁棒控制、自适应控制、智能控制等等种类的。变结构控制能够快速响应、而且对于系统参数变化并不敏感并且它的设计较简单,所以被大量运用在风电系统中。
鲁棒控制能够解决多变量问题,还能处理建模误差以及参数不准确和干扰位置系统等相关问题,。模糊控制属于典型智能控制方法,特点是把专业知识以及经验化为语言规则使用在控制中,并不必要使用数学模型,而且能处理非线性因素造成的影响。
三、关于风力发电产业的创新
①风电制造的信息达到精细标准
建设适用于本国自然环境以及资源情况的风电设备相关标准、检测以及认证的完善体系这其中的内容有: (1) 依据我国台风、沙尘、气温等情况特征和电网条件来建立自己的风电技术标准,并且使用检测认证的制度。(2)用于装备检测的设备和相关软件,努力提高自己的风电设备检测能力以及认证能力,进而做到与国际接轨。(3)把能够达到多种试验条件的风电场作为基础,进而建立相关的风电机组测试检测中心,以至于能够提供风电设备检测认证以及微风电设备制造的企业在试验测试时提供相关条件。(4)风力资源评估数据要精确。在绘制风力分布图等相关的部分时就要开始进一步完善关于基础情况的情况。 (5)风电场达到电能质量标准。有能力去处理出现的电压偏差、电压变动等专业性问题,同时还要限制一些重要参数,达到避免电能质量影响电网的目的。
②技术的创新达到精细标准
现在国家对研发的帮扶主要在两个方面:一个是专项的应用技术方面,另外一个是关于基础性方面,举例来说就是基础的相关研究以及机组技术在野外运行的指标 还有就是建立公共的检测平台体系等等方面。投入所得到的都是能够具备公共性的,所以都是有积极性的,然而由于资源的约束导致分配会有差异,也就会进一步导致收益情况有不同。现在国内风电机组很多都是定浆距定浆速型兆瓦级以下这种机型,它的技术落后而且功率也小,由于机组使用于野外时要确保机组在野外能良好运行20年,能够抵抗极端恶劣的天气以及遇到的风力交变载荷。技术创新第一步是发展人力资源。培养出风能方面的技术人才。因此,通过基础研究以及人才的培养进行结合来培养出高层次都专业人才,选取高等院校以及大中专学校力建立专业课程。然后,结合实际的情况需要,举行一些风电技术的专业培训班来应对现在专业人才紧缺这个难题。重点是加强产、学、研互相结合,使用资源整合以及联合进行创新还有良好的安排市场份额以及相关知识产权,再结合学生进入企业实习等方式,来让企业科研机构和高等院校互相促进,一起发展。
技术创新主要是细分核心技术和集成整体技术。虽然所有发电机功率都不大,但是所有的机组自己就可以作为一个独立电厂 。子系统的工作和与父系统的协调使用就是非常复杂的,一般能通过智能模糊控制开始,再构建出好的优化算法。再然后是重要的零配件。设计出最适合的风叶叶形,并且在不同的气候条件下进行性能预测以及评价,优化好风电机组的性能匹配这些方面都是重中之重。通过省重点实验室的加入,进而把我们和国际同台竞争的基础提到了创新上面。
结束语
现在我们国家在风电技术的有关标准以及规范是存在缺陷的,同时在风机的制造和检测调试以及一些零部件的生产这些方面都需要发展。所以对于我国的风电相关产业来说,只有通过创新并且核心技术;必须加大电网建设力度,合理规范风电开发;必须加大政策扶持力度,建立健全完善统一的风电标准规范体系。
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