关成鑫
内蒙古霍煤鸿骏铝电有限责任公司电力分公司 内蒙古 通辽 029200
摘要：近年来，人们一直致力于寻找一种替代传统火力发电、优化环境、实现资源可持续发展的新型发电模式。而风力发电正是在这种情况下进入人们的视野之中。本文探讨了风力发电现状与发展趋势。
关键词：风力发电；现状；发展趋势
在全球能源过度消耗的生态环境下，新能源的研究与利用已成为世界各国研究的热点。风力发电是最具规模化发展及商业化发展前景的新能源发电技术，目前，各国都在加大对风力发电的研究。
一、风力发电的利与弊
1、弊端。风力发电作为可再生能源，也存在一些弊端。我国在风力发电研究中，科技人才匮乏，自主创新能力不足，风电教育不够完善，基础设施建设投入运营不足，大部分风力发电依赖于国家的补贴和奖励，而且国家的风机制造商技术不足，大多依赖于其他国家，自身能力不够，单机额定功率相对较小，从而浪费了风力、土地的资源，而且风力发电声音大，易产生噪音，造成视觉上的污染。另外，风力发电要占用大量土地，既不可控又有一定不稳定性，对地理位置还有一定要求，风力发电属于新能源，所以设备、社会保证制度不够完善。
2、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，降低了生产成本。风力发电是可再生能源，属于环保能源，非常清洁，对环境效益好，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，又能有效缓解空气污染，并且技术相对成熟，还能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。
二、常见的风力发电系统
1、恒速恒频发电机系统。此系统由风力机、变速箱、异步发电机及并联电容器构成。风轮机应用定浆失速控制可确保发电机输出的电能电压和频率保持恒定。由于异步发电机在输出有功功率的同时会有无功产生，因此，可通过并联电容器提高电网的功率因数。由于风能波动性和不稳定性特点，恒速恒频发电机系统的风能利用率低，能量输出波动性大。
2、变速恒频双馈异步发电机系统。双馈异步发电机是如今风力发电的主流设备。变浆距角技术的应用，提高了风能的利用率，而且在机组紧急停止时，通过调整可减少风能的收集，降低机组的机械冲击，延长机组使用寿命。定子侧和电网连接，转子通过双PWM变换器控制励磁，确保定子电能频率的稳定。
3、变速恒频直驱永磁同步发电机系统。风力发电机和永磁同步发电机直接连接，避免了减速箱对系统运行的影响。同步发电机发出的电能通过交直交变频技术形成稳定的交流电进入电网。励磁采用永磁体节省了励磁的维护投入，但加大了发电机的体积和制造成本。
三、我国目前风力发电运行状况
1、我国的风力资源存在分布不均。总体上来看，我国的风力资源分布北多南少，在我国北方区域，特别是西北地区，虽然地理环境不好，但却有着相对丰富的风力资源。对我国的北方区域，如新疆，其地处我国西北，戈壁滩面积广阔，地势平坦，所以在有风时易于捕捉，从而带动风车的转动发电。对我国南方区域来说，在内陆地区的山丘较多，对风的阻碍作用大，风力资源贫乏，仅在沿海地区有相对丰富的风力资源，由此可见，我国的风力资源分布在南北地区十分不均匀。
2、与风力发电相关的产业发展不平衡。风力发电顺应当今时代的发展潮流，所以与风力发电相关的产业发展形势一片大好，所以做好风力发电的基础设施建设十分必要。但从我国目前的情形来看，与之相关的产业链并未形成一个统一的整体，特别是机组的核心设备不能做到与时俱进，及时跟紧先进技术，而且一些零部件在国内不能实现自给自足，只能依靠外来进口，这就极大程度上限制了我国风电产业的发展。
另外，对风力发电产业而言，涉及面广，设备复杂，牵扯到的技术种类多，所以管理起来较麻烦，如今也还未形成一个系统完整的管理体系，这些都成为风电产业发展的阻碍因素。
3、建设风力发电设备所需的成本高。改革开放以来，我国在经济社会等各方面都进步迅速，而大多数的设备都需电能支持，但风力发电设备较昂贵，建设成本高，解决方法之一是增加单机容量，从而减少建设数量。但我国目前在风力发电领域的单机容量仍达不到要求，为了满足我国日益增多的用电需求，就需加大成本多建设，增多机组数量，如此形成了一个恶性循环，所需的建设成本一直居高不下。
四、风力发电发展趋势
1、单机大容量。当前，风力发电技术在实施过程中，由于会占用一定的土地，将会造成土地紧张，因此为避免这类问题的发展，风力发电技术应向着单机大容量方向发展。单机大容量即增加一组发电机容量，结合地区实际用电情况适当增加容量，当然要确保所增加的容量在风力发电机所能接受范围内，这样就能避免建设多个发电机组而浪费国家土地和资源问题，有很多地区在用电量上有着很高的要求，而在这种情况下，相关部门必须对风力发电技术进行改革和创新，不断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，这是未来风力发电技术的发展趋势。
2、结构设计向紧凑、柔性、轻盈化发展。随着风电机组单机容量的不断增大，为了便于运输和安装，要求机组在结构设计上做到紧凑、柔性和轻盈化。充分利用高新复合材料加长风机叶片；采用直驱动系统、调向系统放在塔架底部；整个驱动系统被置于紧凑的整铸框架上，使荷载力以最佳方式从轮毂传导到塔筒上等。
3、风轮桨距角能改变。风能由于具有爆发性与随机性等特点，传统定桨距难以适应风速变化，从而制约了风能利用效率的提高。但采用变桨距后，使风轮桨距角能改变，即使风速发生变化，也能使风轮的叶尖速比始终保持在最佳状态，从而能最大化地将风能利用起来。同时当电网发生故障时，也能通过对叶轮桨距角的调整减少对风能的捕获，从而有利于配合低电压穿越控制策略或机组紧急停机。
4、双馈异步发电技术。双馈异步风力发电机由定子绕组直连定频三相电网的绕线型异步发电机和安装在转子绕组上的双向背靠背IGBT电压源变流器组成。由于采用了交流励磁，发电机和电力系统构成了“柔性连接”，即可根据电网电压、电流和发电机的转速来调节励磁电流，精确的调节发电机输出电流，使其能满足要求，是目前应用最为广泛的风力发电机。在未来较长一段时间内，双馈异步发电技术仍将在风电发电技术中占据主导地位。
5、引入智能控制技术。智能控制技术将是未来各行各业应用的关键手段，在风电行业也不例外。利用智能控制技术，可有效解决非线性、随机扰动等问题。同时，风机桨距角可利用智能控制技术进行优化调节。在风机设备制造过程中，借助智能控制技术，可减少或避免机组的极限及疲劳载荷。
6、海上风力发电。当前，我国利用风力发电的主要趋势还包括对海上风力资源的利用，我国的海上风力资源具有丰富、可利用率高等优点。但利用海上风力发电也存在一定缺点，即运输离岸较远的海域风机成本高，安装风机成本高、安装工艺要求高，离海岸近的海域又存在风能不够等问题。为了能更好地解决这个问题，目前采用最多的方式是将空气流通产生的能量用来调节发电系统，同时使用高压电直流系统，这样就能将电能安全输送到用电中心。高压直流电技术具有以下优点：①在离海岸远的海域安装风电机组与大陆相互隔离；②海上风力发电的电缆功率损耗电量低；③电力系统的接受端和发送端相互独立；④单位个数的电缆传输电量能力好；⑤电力系统的流量一定且易控制；⑥电缆所负荷的电流量对直流电的传输距离无直接影响。
参考文献：
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[3]刘波.风力发电现状与发展趋势[J].东北电力大学学报,2016(02).