赵晓东
哈尔滨电气集团有限公司， 黑龙江省哈尔滨市 150028
摘要：风力发电是当前一种新型的发电方式，主要核心就是利用可再生清洁能源进行发电。我国并不是一个资源非常丰富的国家，随着我国的发展，我国能源的消耗也在逐步增加，风力发电的出现就能好的解决这一问题，风力发电可以缓解我们对电能的消耗，风力发电从开始就深受世界各国的关注。本文详细分析了我国风力发电的历史、发展状况、近期发展趋势和未来发展需求，并且对未来的市场需求有清晰的认识，这对促进风力发电技术的发展具有现实意义。本篇文章主要对风力发电机组技术的现状和未来发展趋势进行研究，以期能够提高风力发电机组技术水平，起到一定的借鉴作用，促进风力发电的发展，实现我国资源的可持续发展目标。
关键词：风力发电；风电机组；风能；可再生能源
引言
实际上，截至2020年底，我国风电累计装机容量达到288.4GM，占全国总发电量的15％，占全球总发电量的25％。以这种速度发展，到2021年底，实际总装机容量预计将达到300GM，这将超过“十三五”计划的目标。可以看出，我国的风力发电发展还是比较迅速，有着很好的发展前景。在对我国风力发电的历史进行简要回顾的基础上，将我国风力发电的技术发展现状与过去存在的技术问题进行总结。同时，结合现有的技术问题和市场的发展趋势，对我国风电技术的发展趋势和未来的发展需求做出一定的预测。
1我国风电技术发展现状
1．1风资源模拟与功率预测
自1990年代以来，风能模拟和功率预测技术已成为所有相关方面的研究热点，并且正在逐步完善，但是没有取得任何突破。近年来，在国外风电预测中出现了许多方法，例如基于中小型天气模型的组合预测方法，多数值天气预报方法和大气海洋的综合预报方法。欧盟的“用于大规模风力发电的下一代功率预测系统（ANEMOS）的开发”和“ ANEMOS.plus”正在继续对风电预测技术进行研究。通过关注概率预测，事件预测和高精度数值来实现风力发电。 美国Xcel和美国国家大气研究中心（NCAR）共同开发了一个交互式在线监视和预报系统，用于新电站监视和数值天气预报，两者均产生了良好的效果。 中国风能具有一定的地形和气候方面的特殊性，上述方法在我国使用起来比较困难。所以有关单位对此进行了研究，提出了基于数据多指标的统计预测，电厂的线性比例尺面积预测，基于模型的微观预测方法。
2．2风电机组电网友好型
由于风力资源的自然属性，风力发电与常规发电形成了鲜明的对比，原因是风力发电的随机波动性高，并且风力设备技术本身的不成熟性以及对电力电子元件的适应性低。根据国家电力监督管理委员会的统计，仅在2011年，仅我国就有193例100兆瓦以上的风力发电机组脱网事故和12例500兆瓦以上的大型事故。 2011年出现的这些问题主要是由于风力发电本身的控制特性差，所有相关方面都面临着严重的问题。
2．3风电并网仿真模拟技术
我国研发和开始发展风力发电行业相比于西方国家来说比较晚，所以我国风力发电和西方国家还是有一定的差距，但是近几年来，在国家的大力支持下，我国的风力发电非常迅速，特别是2006年是我国风力发电发展的转折点，从2006年以来我国的风力发电发展迅速。2011年底，我国风力发电水平就领先世界，2011年时，我国就已经拥有数十个千万千瓦的风力发电基地，风力资源非常丰富。由于我国风资源的时空分布与我国的负荷分布之间存在差距以及我国的仿真模拟技术还比较落后，以至于我国的风能产业仍处于困难时期。在我国风力发展期间出现了批量脱网的问题，有短路故障引起的批量脱网和次同步振荡引起的批量脱网，这些问题的出现，让我们意识到了我国的仿真模拟技术仍处于落后的阶段，一旦出现问题，难以修复。
2．4变桨距风电机组替代定桨距风电机组
与定桨距风电机组相比，变桨距风电机组叶片的安装角度可以根据风速的变化进行调整，只要保持在一定的合理范围就可以。变桨距风电阻的额定功率点和额定风速比定桨距风电机组要低。事实上，在 现代研发风电机组初期，设计人员就认识到通过改变桨距角来调整空气动力转矩的重要性，将风电机组设计成全桨叶变距型可以很好的改变空气动力转矩，但由于积累的技术经验不足，所以就容易发生事故，限制了变桨距风电机组的商业化运行。经过多年的发展，变桨距技术 已较为成熟，在多种机型中得到应用。2009年以后，世界上新安装的风电机组中有95％以上采用 了变桨距方式。
2．5变速运行取代恒速运行
在风电机组与电网并网时，要求风电机组输出的电频率与电网的电频率一致，即保持频率恒定。如果风力发电机组的转速不变就会得到恒频电能，称为恒速恒频运行；风电机组转速随风速变化，通过一定的方式去改变风电机组的转速所得到恒频电能，称为变速恒频运行。变速运行风电机组可以通过调节发电机转速跟随风速变化，使叶尖速比保持在最佳值，从而最大限度利用风能，提高运行效率。现有的恒速运行风电机组一般采用双绕组结构(4极／6极)的异步发电机双速运行。在高风速段，发电机运行转速较高，4极(大容量)电机工作；在低风速段，发电机运行转速较低，6极(小容量)电机工 作。双速运行的优点是控制简单，可靠性好；缺点是由于转速基本恒定，风电机组风能系数低，风能得不到充分利用，即使通过变桨距系统改变桨叶的攻角以调整输出功 率，也只能使异步发电机在两个风速下具有较佳的输出系数，无法有效地利用不同风速时的风能。
2我国风电技术发展趋势
2．1风电开发场景多样化
2.1.1海上风电
海上风电将进入发展的黄金时代。海上风电资源丰富，风速稳定，湍流小，对环境影响小。通过近几年的检测，我国的海上风电技术已逐渐成熟，产业链不断发展，技术建设和后期维护等许多环节都取得了长足的进步，逐步进入规模化发展阶段。根据广东，福建，江苏等地区的海上风力发电计划可以得出，我国海上风力发电已进入黄金时代。
2.1.2分散式风电
分散式风力发电可能产生明显的经济利益。在“弃风”和“消纳”等各种问题的驱动下，陆上风电已从大规模集中式开发逐步转变为分散式多点开发模式。结合分散式风力发电的独特分散性质，未来将有更好的市场机会。
2.2跨行业技术整合与转化已进入活跃期
外国企业非常擅长产业之间的技术整合和技术转移，特别是在基础理论、基本过程、新材料和新技术的注入方面，在一定程度上提高了风力发电的技术、资本门槛和价值定位。当前，中国政府已将科技创新提高到非常重要的水平，并正在进入“白化”式科技创新的新时代。更快的技术更新，更开放的知识资源以及跨行业的主动集成和技术转换将在未来带来巨大的应用价值。
结束语
综上所述，我国正处在经济结构转变的重要时期，加快风电产业及相关技术的发展在协调我国经济战略中发挥着重要作用重要性。 面对当前的发展状况和风力发电技术的机遇，我们认识到存在的问题，并通过创新实现技术突破。
参考文献：
[1]李龙.风电机组技术现状分析及未来发展趋势预测[J].建筑工程技术与设计,2020(28):1925.DOI:10.12159/j.issn.2095-6630.2020.28.1857.
[2]杨培文,李洪涛,杨锡运,等.风电机组技术现状分析及未来发展趋势预测[J].电力电子技术,2020,54(3):79-82.
[3]刘德顺,戴巨川,胡燕平,等.现代大型风电机组现状与发展趋势[J].中国机械工程,2013,24(1):125-135.DOI:10.3969/j.issn.1004-132X.2013.01.025.