风力发电技术现状及关键问题探究

来源 :中国电气工程学报 | 被引量 : 0次 | 上传用户:leilei2740
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  摘要:随着我国现代化的飞速发展,全球气候变暖带来的气候问题也随之愈发严重,各个国家对于环境气候问题愈发看重,首当其冲就是化石能源利用所带来的负面效应,所以国际上对于风能等低碳环保能源的开发利用十分重视。我国作为一个能源消耗大国,站在时代的转折点上,认清了风能技术发展对于我国长久发展的重要性,对于风能发电技术发展及其关键问题的研究迫在眉睫。本文主要是阐述目前我国风力发电技术发展的现状,分析我国目前风力发电技术发展所面临的形势。
  关键词:风力发电技术;现状;关键问题
  引言
  近年来,我国风力发电事业迅猛发展,在理论研究和技术应用两方面都取得了较突出的成果。随着风力发电的广泛应用,风能的最大化利用成为当前研究的重要课题。风能的最大化利用关键在于合理选择与风电场配套的风力发电设备,并根据相应的设备优化布置各个风力发电机的相对距离,从而实现风能资源的优化利用。
  1研究背景
  作为一种无污染的可再生新能源,近年来风能资源利用发展势头强劲,是我国可再生能源的重要组成部分,也是我国改善能源结构,减轻环境污染的一个重要途径。而风力发电作为最常用的风能利用方式之一,具有无污染、可再生的优点。据国家气象科学院的统计,目前我国风力发电装机容量居世界前列。风能虽然是可再生能源,建设风电场却需要占用土地资源,因此也同样面临着资源合理利用的问题。合理的风电场风机优化布置是风电场规划的关键环节,布置方案的优劣将直接影响风电场的发电量以及风电场的经济水平。
  2我国风力发电技术发展的现状
  随着我国对风力发电技术的研究力度不断加大,风力发电技术在我国已经得到了一定的发展,其发展现状主要表现在风力发电的产能上,以及风力发电技术的发展现状。
  2.1我国风力发电的产能现状
  我国地大物博,风场资源丰富,利用风能可发电量超过10亿千瓦,这些风力资源地区主要分布在地广人稀的地区。我国20世纪实现了对小型发电机的自主研发和批量生产,缓解和满足了农牧民和岛屿地区人们的用电需求。东部沿海地区风能资源丰富,目前许多重大的风力发电设备主要就建于东部沿海地区,很多风力发电设备建于重大的跨海大桥周边,其他主要分布于多风能的丘陵地区。当然,我国风电事业也不是一帆风顺的,前些年由于风电行业的无序发展导致一系列的问题,例如风机事故、弃风限电现象以及产能过剩等问题。之后国家要求各地区相关部门在审核风电项目时,要提交申请给国家能源局,有效地遏制了地方政府无限制风能资源开发,也解决了风能过剩的问题。近两年,部分经营不好实力较弱的风电企业退出市场,我国风电行业走向成熟化,并实现稳定发展的业态。
  2.2目前的风力发电技术方面发展现状
  我国目前的风力发电技术主要还是来源于西方先进国家,所以,我国的许多风力发电设备仍处于从国外购入阶段,缺少自主生产重要核心部件的能力。此外,我国风力发电技术单机容量日益增大;风力发电优势很多,虽然前期投入成本较高,但运营成本较低,市场化前景广阔。使沿海地区的可再生能源利用不断提高,降低了对于化石能源的依赖,减少了污染性气体的排放量。
  3风电场的建立
  3.1风电机组机型选择
  风电机组机型选择的流程如下:a.利用风资源模拟软件评估风电场所在地风资源。b.根据风资源评估情况,选择单台机组的安全等级。c.综合地貌地形特征、风电场规划面积、交通运输客观条件以及机组国产化率和机组技术发展趋势等因素,考虑风机与风电场的匹配性,做出初步选择。d.通过技术经济指标对初步选择机型进行对比分析,选择单台机组的高度、安装容量、确定最终风力发电组型号及台数。
  3.2风电机组布置
  风电机组布置的主要原则是:发电量较大而尾流影响较小。在此基础上,对于如何布置风电机组目前也已总结出如下原则:a.当盛行的主风向为一个方向或者是两个方向且这两个方向相互为反方向时,风机的排列一般适宜采用矩阵式布置。b.当风电场所在地区有3个或3个以上的盛行风向时,机组之间的排列一般适合按照“田”字或者圆形布置。其机组布置方式如图2所示。c.布置风力发电机时,在平行于盛行风向的行距上原则上机组之间应该保持5D~9D(D为风轮直径)的间隔,而在垂直于盛行风向的列距上则应该保持3D~5D的距离间隔,这样布置可以减少风机之间的尾流影响。
  4风力发电技术关键问题的解决措施
  根据目前我国风力发电技术所面临的主要问题,要解决这些问题并进一步提升我国的风力发电技术水平,其主要的措施有以下几个方面。
  4.1加大对风力发电的自主研发力度
  我们在高质量研发风力发电技术的同时,也要注意布局和完善风电产业结构。必须加强西部产业和项目的研发和管理力度,形成我国自主独立的风电产业结构,不依赖进口技术和装备进行风力发电。因此,全国各个层次发电企业需要进行有序管理,风电行业也要有自己的运营标准和规则,不断完善我国风电产业结构。在技术方面鼓励自主研发,引进国内外优秀人才,同时加强对自己的研发队伍的培养。建立完善的人才培养机制,培养创新型人才,加强對于技术研发的投入力度,提倡科学创新。
  4.2优化风能发电的输电结构
  目前我国风力资源地区分布不均衡,必须加大对远距离电力传输装备和技术的研发力度。第一,要研发适合我国国情的远距离电力传输装备和技术,逐步解决我国不同地区风电资源分布平衡的问题;第二,要加大投资力度,全世界范围内引进优秀人才,让风力发电技术给风力资源匮乏地区带去便利和经济效益,与此同时,让环境欠发达地区享受风电资源带来的益处。通过发电与用电地区的分配平衡,将风能的利用率加以提升,减少对于化石燃料的依赖,减低污染性气体的排放,坚持走低碳环保路线,促进生态平衡。
  4.3制定相应的能源政策推动市场发展
  目前风力发电带来的电能并没有很好地融入市场中,风力发电的商品化程度低,这种市场形势限制了风力发电技术的发展。在目前的形势,国家政府要制定相应的政策让风力发电实现更好的商品化程度,为风力发电技术的发展提供制度保证。这样保证使风力发电与市场的进一步对接,提高风力发电的利用率,进而也会带动风力发电技术自身的发展。
  4.4加强对于风力发电安全问题的把控
  安全在任何时候都应处于最重要的地位,安全是风力发电技术的最根本要求,只有安全性能有保证的风力发电技术才有良好的发展前景。因此,我们必须加大对风力发电技术安全管理的力度。培养优秀的管理人员,加强对于风力发电的安全把控,促进风力发电的安全性,杜绝可能存在的电力安全隐患,保证民众的人身安全。加强对自动化监管系统的研发,在人烟稀少的地区或是不易到达的地区,才能保证这些风力发电设施的安全性。
  结语
  风力发电作为一种新型的发电形式,它符合可持续发展的目标,对于节约资源环境保护有着十分显著的意义。在目前的形势下,国家只有制定相应的政策,鼓励风能发电技术的发展,优化风能发电的输电结构,加大对于风力发电的自主研发力度,加强对于风力发电安全问题的把控,通过能源政策推动风能发电市场化发展。将风能的利用率加以提升,减少对于化石燃料的依赖,减低污染性气体的排放,坚持走低碳环保路线,促进生态平衡。
  参考文献
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