秦永軍

（國家能源集團國電電力青海新能源開發(fā)有限公司，青海 西寧 810000）

風(fēng)能作為自然資源，是新能源的重要組成內(nèi)容，借助于風(fēng)能進(jìn)行發(fā)電是當(dāng)前新能源發(fā)電的主導(dǎo)方法，而且該發(fā)電方法越來越受到世界各國的關(guān)注。目前我國能源消費結(jié)構(gòu)仍存在許多不足之處，能耗供需方面結(jié)構(gòu)性矛盾相對突出，通過應(yīng)用風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，可以有效降低不可再生能源的消耗，實現(xiàn)對自然生態(tài)環(huán)境的有效維護(hù)，保持生態(tài)資源的可持續(xù)發(fā)展。通過對風(fēng)能實施有效控制和管理，積極應(yīng)用風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，可以進(jìn)一步優(yōu)化我國的能源消費結(jié)構(gòu)，確保能源的安全。

1 風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀

近年來科學(xué)技術(shù)發(fā)展速度較快，各國越來越重視發(fā)展可再生能源，特別是借助于風(fēng)能進(jìn)行發(fā)電已成為大部分國家的主要發(fā)電模式。由于自然界中風(fēng)能資源十分充足，通過對風(fēng)能進(jìn)行合理利用，不僅能夠降低環(huán)境污染，還能夠?qū)δ茉磪T乏現(xiàn)象起到一定的緩解作用。通過增加風(fēng)力發(fā)電在能源結(jié)構(gòu)中的占比，還可以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整，實現(xiàn)能源的合理利用。

1.1 我國風(fēng)能資源豐富

我國擁有豐富的資源，特別是風(fēng)能資源十分豐富，無論是陸地風(fēng)能資源還是海洋風(fēng)能資源，能夠開發(fā)的數(shù)量十分龐大，豐富的風(fēng)能資源為我國發(fā)展風(fēng)力發(fā)電打下了良好的基礎(chǔ)。

1.2 國內(nèi)風(fēng)力發(fā)電發(fā)展迅猛

近年來我國風(fēng)能發(fā)電項目及發(fā)電量已位居世界首列，而且在不斷發(fā)展過程中，風(fēng)力發(fā)電廠數(shù)量不斷增加，風(fēng)電裝機容量增多。盡管近兩年受相關(guān)因素影響，但我國風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的發(fā)展仍超出了預(yù)期。特別是我國碳達(dá)峰行動目標(biāo)的提出，為了促進(jìn)煤炭能源耗費快速達(dá)到峰值，政府有效控制二氧化碳排放量，通過推進(jìn)風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的穩(wěn)定運行，可以減少碳排放量，促進(jìn)碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)的實現(xiàn)，這也是當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電快速發(fā)展的主要原因。

1.3 發(fā)電設(shè)備逐步趨于國產(chǎn)化

自我國提出風(fēng)力發(fā)電的建議，最初風(fēng)力發(fā)電技術(shù)相對滯后，缺乏相關(guān)的配套產(chǎn)業(yè)支持。但隨著風(fēng)電設(shè)備研究和生產(chǎn)實力的提升，國產(chǎn)風(fēng)電設(shè)備越來越受到專業(yè)人員的認(rèn)可。近年來我國風(fēng)電設(shè)備國產(chǎn)化舉措取得了顯著的成效，風(fēng)力發(fā)電機的價格大幅下降。特別是隨著我國電力設(shè)備制造業(yè)的高效發(fā)展，在我國風(fēng)力發(fā)電設(shè)備制造業(yè)中，跨國公司將逐步退出市場，風(fēng)電設(shè)備的國產(chǎn)化使價格日趨下降，為風(fēng)力發(fā)電提供了更好的發(fā)展驅(qū)動。

2 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢

在當(dāng)前市場應(yīng)用過程中，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)具有較強的經(jīng)濟性優(yōu)勢。通過發(fā)展風(fēng)力發(fā)電，電價下降速率較快，而且風(fēng)力發(fā)電效率較高，消耗成本相對較低，再加之風(fēng)能的充足性，在實現(xiàn)應(yīng)用風(fēng)力發(fā)電技術(shù)方面，其經(jīng)濟優(yōu)勢將會越來越明顯。風(fēng)能作為清潔能源，不會給自然環(huán)境帶來污染。特別是當(dāng)前我國風(fēng)力發(fā)電建設(shè)工程水平的提升，設(shè)施成本消耗大幅度下降，部分地區(qū)內(nèi)力發(fā)電成本低于發(fā)電機的成本。通過大范圍的利用風(fēng)能，還能夠控制二氧化碳排放率，對于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)具有積極的意義。

3 新能源風(fēng)力發(fā)電技術(shù)分析

3.1 風(fēng)力發(fā)電機組技術(shù)

3.1.1 定速風(fēng)力發(fā)電

定速風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，主要是借助雙速感應(yīng)發(fā)電機來進(jìn)行發(fā)電的。在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，低風(fēng)速區(qū)域使用小功率低速感應(yīng)發(fā)電機，高風(fēng)速區(qū)域使用大功率高速感應(yīng)發(fā)電機。在實際運行中，如果其風(fēng)速超過了額定限度，則可以采取葉片失速方式，對風(fēng)能使用系數(shù)進(jìn)行有效降低，同時風(fēng)能使用系數(shù)會與最大值存在一些偏差，使得風(fēng)能無法得到充分利用，因此很多情況下風(fēng)機是在低效狀態(tài)下運行的。

3.1.2 變速風(fēng)力發(fā)電技術(shù)

首先是雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電。其工作范圍會與系統(tǒng)變流器設(shè)計產(chǎn)生一定關(guān)系，一般變流器的實際容量處于額定功率20%~30%，經(jīng)濟優(yōu)勢良好。從風(fēng)力發(fā)電角度考慮，在電網(wǎng)產(chǎn)生故障之后，可以立即進(jìn)行低電壓快速穿越，在此情況下發(fā)電系統(tǒng)會產(chǎn)生的電流峰值較大，要避免影響到系統(tǒng)安全運行，需要采用適宜的保護(hù)機制。其次是全功率變流器結(jié)合增速齒輪箱風(fēng)力風(fēng)電。這種發(fā)現(xiàn)技術(shù)利用了全功率變流器進(jìn)行發(fā)電參數(shù)調(diào)整，發(fā)電機可以選擇的對象也比較多，包括永磁發(fā)電機、同步發(fā)電機等，通過直驅(qū)或齒輪箱的作用，使其與風(fēng)機有效連接，采用變流器和電網(wǎng)可以連接發(fā)電機。由于在電網(wǎng)發(fā)生故障之后，需要進(jìn)行低電壓穿越，采用這一技術(shù)更容易實現(xiàn)，并且可保證其具備良好的操控性。最后是并網(wǎng)控制和變流器。在變速風(fēng)力發(fā)電中，在風(fēng)速變換基礎(chǔ)上變流器要根據(jù)其變化，通過將風(fēng)機實際輸出隨其變化的交流電換成與電網(wǎng)電壓、頻率相同，與電網(wǎng)實現(xiàn)柔性連接，以最大程度上獲得風(fēng)能最大值。

3.2 風(fēng)電接入網(wǎng)技術(shù)

風(fēng)電接入網(wǎng)技術(shù)作為風(fēng)力發(fā)電技術(shù)中較為關(guān)鍵的一種技術(shù)，主要以分布式接入技術(shù)和集中接入技術(shù)為主。分布式接入技術(shù)更適宜應(yīng)用在一些規(guī)模較小的風(fēng)電場中，即在10 kV 或者是35 kV 的電網(wǎng)中應(yīng)用效果更好。這類電網(wǎng)建設(shè)時存在一定的分散性，采用分布式電源形式接入電網(wǎng)系統(tǒng)，每個電源點容量較小，可以保證電網(wǎng)穩(wěn)定的運行。集中接入技術(shù)在一些規(guī)模較大及長距離輸送電力的風(fēng)電場中更具適用性。通過針對風(fēng)電場或是多個風(fēng)電場的電能進(jìn)行集中，并經(jīng)由變壓器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，升高電壓，借助于供電線路將其輸送到終端。通過采用集中接入技術(shù)，可以實現(xiàn)大型風(fēng)電場或是多個風(fēng)電場電能的集中輸送。

3.3 電子變流器技術(shù)

在當(dāng)前一些規(guī)模較大的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中會應(yīng)用到電子變流器技術(shù)。通過電子變流器的應(yīng)用，可以有效提高風(fēng)能的轉(zhuǎn)率，對轉(zhuǎn)換后電力傳送的效率及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運行的質(zhì)量提升具有極為重要的作用。在實際電子變流器應(yīng)用過程中，由于該裝置具有穩(wěn)定的性能，技術(shù)更具可靠性，可以對風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的無功功率進(jìn)行有效控制和調(diào)整。特別是將電力電子變流器與PWM整流器聯(lián)合進(jìn)行應(yīng)用，可以對控制系統(tǒng)最大功率進(jìn)行有效控制，并通過應(yīng)用矢量控制系統(tǒng)中的有功和無功功率，還能夠解除兩者之間的障礙，使無功功率與系統(tǒng)運行的要求相符，進(jìn)一步保證有功功率傳輸量最大化目標(biāo)的實現(xiàn)。通過調(diào)整電子變流器，還可以對有功和無功功率進(jìn)行有效控制，達(dá)到對風(fēng)電系統(tǒng)控制的目的，進(jìn)一步保證風(fēng)電系統(tǒng)運行的質(zhì)量和安全。

3.4 風(fēng)輪控制技術(shù)

在實際風(fēng)力發(fā)電技術(shù)中，風(fēng)輪控制技術(shù)是其中較為重要的一項技術(shù)，將其在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中進(jìn)行應(yīng)用，可以有效提高風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性。在實際應(yīng)用風(fēng)輪控制技術(shù)過程中，主要是借助于功率信號的反饋，及時了解風(fēng)輪功率的信號系統(tǒng)，并解析功率間的數(shù)值關(guān)聯(lián)，以此為基礎(chǔ)，針對相關(guān)曲線圖進(jìn)行測繪。因此在實際操作過程中，應(yīng)剖析最大功率和系統(tǒng)產(chǎn)生的實際輸出功率，并獲取到功率差值，通過對風(fēng)輪槳葉角進(jìn)行調(diào)整，從而保證風(fēng)輪綜合運行功率的最大化。在實際風(fēng)輪控制技術(shù)應(yīng)用過程中，通過對葉尖速比進(jìn)行掌控，可以不斷對風(fēng)速運行系統(tǒng)進(jìn)行完善，確保運行效率達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。

3.5 無功補償和諧波消除技術(shù)

無功補償和諧波消除技術(shù)在新能源風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用中具有重要的作用，同時也是保證風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵所在。應(yīng)用無功功率補償技術(shù)，可以有效提高供電效率，并對供電環(huán)境起到一定的改善。由于電壓在流向感性元件過程中，當(dāng)電壓較高時會通過感性元件電流損傷到元件，利用無功功率補償技術(shù)可以實現(xiàn)對高次諧波的有效控制。另外，在實際風(fēng)機發(fā)電過程中，一些高次諧波會導(dǎo)致電能質(zhì)量偏低問題的出現(xiàn)，因此應(yīng)濾除高次諧波，并利用交變電流傳感器等電力設(shè)施，消除掉高次諧波。也可以通過采用電容器組來對無功功率大小進(jìn)行調(diào)整，以此來對諧波帶來的負(fù)面影響進(jìn)行消弱。

4 風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展思路

4.1 遵循新能源的發(fā)展原則

我國風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展宜嚴(yán)格遵循新能源的發(fā)展原則，在實際工作中要強調(diào)對安全問題的重視。在風(fēng)力發(fā)電過程中，要求風(fēng)力發(fā)電裝置要能夠滿足正常的電力負(fù)荷需求，而且在實際應(yīng)用風(fēng)力發(fā)電源時，工作人員還要重視與其他電源的有機協(xié)調(diào)，進(jìn)一步保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全運行。在實際運行過程中，還要在保證資源節(jié)約的基礎(chǔ)上，為風(fēng)力發(fā)電提供強有力的支持，最大限度實現(xiàn)節(jié)能減排。另外，還要將經(jīng)濟性原則落實到位，具體要以新能源發(fā)電總量作為指導(dǎo)內(nèi)容，針對其技術(shù)的經(jīng)濟性進(jìn)行深入研究，從而促進(jìn)我國風(fēng)力發(fā)電比重的優(yōu)化。

4.2 風(fēng)力發(fā)電的成本管理

在新能源風(fēng)力發(fā)電過程中，需要對風(fēng)力發(fā)電成本實施有效管理。目前我國風(fēng)力發(fā)電工程所在地域多位于較為開闊的地區(qū)，這也使成本回收周期相對較長，投資量較大，需要較多的設(shè)備，同時施工條件相對復(fù)雜，對于技術(shù)具有較高的要求，這就要求在實際投資時，對風(fēng)險和投入資本進(jìn)行明確。同時工程受自然環(huán)境影響較大，風(fēng)能資源自身具有不穩(wěn)定性，對風(fēng)電成本的高低具有一定的制約，再加之工程較為復(fù)雜，這也需要一定的開發(fā)成本。目前我國還沒有完整的風(fēng)能資源分布圖，這也使企業(yè)在工程選址時需要投入大量生產(chǎn)成本進(jìn)行開發(fā)，導(dǎo)致工程投資成本增加，因此在實際投資過程中，宜對廠址進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，從而為后續(xù)工作開展提供重要的保障。

4.3 加強對行業(yè)市場的監(jiān)管

當(dāng)前我國市場中對于風(fēng)力發(fā)電需求量不高，而且市場相對混亂，這就要求工作人員開展市場調(diào)查時，需要嚴(yán)格按照市場準(zhǔn)入制度、針對市場狀況實施科學(xué)合理的監(jiān)管。在實際工作中，要求相關(guān)部門要落實好風(fēng)電行業(yè)的市場監(jiān)督工作，積極對市場建設(shè)進(jìn)行完善，并制定更為科學(xué)完善的制度，維護(hù)好市場的秩序，這樣可以避免風(fēng)電投資過程中產(chǎn)生額外風(fēng)險，促進(jìn)風(fēng)電市場的健康、可持續(xù)發(fā)展。

4.4 獲得政府的支持

風(fēng)力發(fā)電作為新興項目，在具體開展過程中企業(yè)投入較大，因此離不開國家和社會的支持。在企業(yè)開展項目時，需要獲得政府的支持。針對于風(fēng)電價格，為了使其能夠與常規(guī)能源進(jìn)行合理競爭，市場需要政府給予風(fēng)電企業(yè)相應(yīng)的財政補助，最大程度幫助企業(yè)投資和生產(chǎn)工作的有序開展。特別是在稅收方面，應(yīng)給予風(fēng)電企業(yè)相應(yīng)的稅收優(yōu)惠，降低企業(yè)運營成本，這可以為風(fēng)電項目的開展提供有效的資金保證。當(dāng)前我國風(fēng)電企業(yè)仍處于創(chuàng)新探索階段，政府在信貸政策方面也要給予一定的優(yōu)惠，并將優(yōu)惠政策落實到位，從而為風(fēng)電企業(yè)的順利發(fā)展提供重要保障。

5 風(fēng)電新能源技術(shù)發(fā)展前景研究

5.1 充分研發(fā)大容量風(fēng)電系統(tǒng)

當(dāng)前我國風(fēng)電新能源的發(fā)展仍存在許多不足之處，特別是風(fēng)力發(fā)電技術(shù)還不完善，對于自然條件存在較高的依賴性，當(dāng)前風(fēng)能的開發(fā)利用多以海風(fēng)產(chǎn)生的風(fēng)能為主，一直沒有研發(fā)大容量的風(fēng)力發(fā)電，系統(tǒng)開發(fā)利用相對不足，這也對風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展速度帶來了一定的影響，從而導(dǎo)致我國風(fēng)電技術(shù)相對滯后。近年來我國各級政府和相關(guān)部門加大對風(fēng)力發(fā)電方面的投入力度，不斷對風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的研發(fā)加大投入，有效地推動了風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的創(chuàng)新。特別是風(fēng)電裝機容量不斷增大，這也為開發(fā)大容量風(fēng)電系統(tǒng)提供了有效的技術(shù)支持，為風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的健康發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。

5.2 利用大數(shù)據(jù)技術(shù)在能源供給側(cè)構(gòu)建“智慧電源”模式

近年來大數(shù)據(jù)技術(shù)在各行各業(yè)中廣泛應(yīng)用，將大數(shù)據(jù)技術(shù)引入到風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)中來，將大數(shù)據(jù)與風(fēng)電新能源體系之間建立起密切的聯(lián)系，并借助于云計算技術(shù)為電源側(cè)數(shù)據(jù)提供有效支持，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效共享。風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展離不開科技的支撐，風(fēng)電技術(shù)和科技之間存在共同發(fā)展的良性關(guān)系。而且針對風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展，還要重視培養(yǎng)和引進(jìn)高新技術(shù)人才，優(yōu)秀的高素質(zhì)技術(shù)人員可以利用自身的優(yōu)勢，自主對大數(shù)據(jù)及其他系統(tǒng)進(jìn)行創(chuàng)新和優(yōu)化，促進(jìn)電源端設(shè)備的升級，促進(jìn)大數(shù)據(jù)與風(fēng)電技術(shù)的有效結(jié)合，構(gòu)建一個集中式和一體化的智能技術(shù)體系，科學(xué)系統(tǒng)地實現(xiàn)對能源利用和消耗的有效管理，確保風(fēng)力發(fā)電企業(yè)能夠獲得可觀的經(jīng)濟效益。

5.3 充分研究并網(wǎng)技術(shù)以及最大風(fēng)能捕獲技術(shù)

可再生能源雖然具有取之不盡和用之不竭的特征，但風(fēng)能產(chǎn)生于自然環(huán)境中，受諸多自然因素的影響。在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)中，風(fēng)力作為整個技術(shù)的能量來源，當(dāng)風(fēng)力不穩(wěn)定和不均衡的情況下，必然會對電網(wǎng)的安全帶來影響，因此國家一直以來對于電網(wǎng)的安全水平具有嚴(yán)格的要求。為了達(dá)到這一要求，在風(fēng)電新能源發(fā)展過程中，還要構(gòu)建更為科學(xué)和高效的風(fēng)電管控系統(tǒng)，通過實施有效的檢測，提高對突發(fā)事項的應(yīng)急處理能力，進(jìn)一步保障研發(fā)過程的可靠性。

6 結(jié)束語

針對當(dāng)前我國提出的碳達(dá)峰與碳中和的目標(biāo)，在實際目標(biāo)落實過程中，新能源發(fā)電企業(yè)作為主力軍，必然呈現(xiàn)出爆炸式的增長。通過發(fā)展以新能源為主的新型電力系統(tǒng)已成為當(dāng)前電力行業(yè)的重要內(nèi)容和時代使命。由于風(fēng)力發(fā)電在新能源時代的發(fā)展中占據(jù)重要地位，因此當(dāng)前實際工作中，需要針對風(fēng)力發(fā)電的特點進(jìn)行認(rèn)真研究，積極對風(fēng)力發(fā)電技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和升級，并構(gòu)建風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的人才培養(yǎng)體系，努力提高風(fēng)電技術(shù)人才隊伍的整體水平，為風(fēng)電的快速發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。