风能技术发展中的几个问题

摘 要：随着能源与环境问题已成为可持续发展面临的主要问题，日益引起国际社会的广泛关注。风能作为一种重要的可再生能源，其具有清洁、安全、无污染、储量丰富的特点，受到世界各国的普遍重视。风能是最具有开发潜力的一种新能源，随着风能的开发和利用，风能技术逐渐成熟，取得了显著的进步。但是快速发展的同时也不断涌现出一系列的问题，例如风能资源的正确评估、风力发电机组控制技术、电能输送与储存技术、风力发电并网技术研究以及风能应用技术等问题，在一定程度上影响了我国风能技术的整体发展。本文就风能技术发展中的问题进行探讨与分析。 关键词：风能技术 发展 风力发电机组 一、引言

能源是社会经济发展与进步的物质基础，由于我国人口基数大，矿物资源利用率不高等原因，造成了矿物资源的逐步枯竭，环境污染现象严重。我国还处于社会主义初级阶段，能源需求量比较大，改善能源结构，开发新能源，保护环境，实现人类可持续发展，已经成为我国发展的一个焦点问题。风能是可再生能源开发中最具前途和风能技术相对比较成熟的一种新能源。我国地域广阔，风能资源非常丰富，据不完全统计，我国可利用风能储存量为3.23亿kw，风能应用潜力比较大。与常规能源相比，风能可收集的密度较低，但是从长远角度考虑，风能对全球环境、经济、社会、能源的可持续发展起着重要的作用。

从上世纪七八十年代开始，风能开发与利用就迅速发展起来，截至2012年，全球风力发电总装机容量已经达到3247万kw，特别是欧洲部分国家风力发电已经占总发电量的8%以上。近几年来，随着国家对可再生能源与新能源的重视与支持，我国风能技术取得了长足的发展，风力发电总装机容量为48万kw，单机最大功率高达750kw，已达国际先进水平。风能技术是一项科技含量较高的综合性技术，它涉及到空气动力学、材料科学、结构力学、电气工程学、机械制造学、气象预测学、环境保护学等，范围之广，要求较高。本文就当前风能技术发展中的几个问题进行分析介绍。 二、风能技术发展中的几个问题 1.风力发电装机容量

按照输出电力功率大小来分，风力发电装机可以分为微型、小型、中型、大型、兆瓦级以及多兆瓦级。早在上世纪末，美国就开始研究兆瓦级风力发电装机技术，由于技术和安全原因，没有允许商品化生产。直到本世纪初，以丹麦、荷兰、德国为主的欧洲国家，才取得兆瓦级风力发电机组技术的重大突破，技术运用逐步成熟，风轮直径高达120m，额定输出功率为5mw。

超级风力发电机可以减少占地面积，降低风电并网成本，另外对环境也有一定的改善，但是也存在一定的新技术问题。风叶长度的加长以后，叶片柔韧性会降低，叶片的挥舞方向与转动方向发生耦合时，会造成严重的叶片损害，因此在设计叶片时，要正确处理好叶片重心与叶片强度问题。在正确预测风力强度基础上，充分分析

与合理设计风轮负荷力与风轮结构，保持风轮的稳定性。当前，我国研究出了相关的技术分析软件，但是在具体运用软件时，要根据实际需求进行相应的改进，改进的重点是叶片结构模型、柔性系统动力设计、风轮转动模型。最后，在风力发电装机进行装配时，对于运输、材料、安装等方面又提出了新的课题。 2.风电电力与普通电网的合并

一般小型与中型发电机组的输出功率可以被当地较低的普通电网电力负荷吸收，大型风电场与风电场群的电力大部分必须通过高压电网远距离输送到负荷中心。在实施过程中，不仅要考虑风电场变压到电网变压站之间的电力输送问题，还要考虑电网构架、输电线路设置、普通电网电力消纳等问题，需要处理好风电电源和电网之间的关系，保证电力系统的平衡运行。

我国风能资源比较丰富的地区一般在山区附近，山区附近风能资源可利用量比较大，适合大型风力发电机组，但是这些地区电力基础设施相对薄弱，处于电网末端，距离负荷中心较远。风电并网会对电力系统的稳定性、电网流动电压分布、传输线路功率和频率等都会产生重要影响，在方案实施前期，要进行足够的系统仿真模拟。在解决风电并网时，要有效分析、评估风电与电网之间的关系，建立风力发电系统模型，保证资源的有效利用。 3.海上风能资源的技术研究与充分开发

海上风电主要是指沿海风力发电，欧洲一般采用海上风力发电方式，海上风电具有占地较少、风力较强、风期周期长、资源利用率

高、噪音污染较少等优点，同时我国沿海地带广阔，风能资源丰富。因此海上风能资源开发是新能源开发的一个重要方向趋势。 海上风电技术要求比较高，风险频率高，建造成本大，要充分考虑到水力与动力的双重负荷，做好基础深度勘察、支撑材料选择、海床结构分析与研究。海上风电基础设计与施工，根据不同的海底地质条件建造采用不同的地基模式，基础防冻、防腐、防震技术研究。风力发电机组的安装与运输，要采用整体式安装与分体式安装相结合的方法，达到准确定位和快速安装的效果。我国风力风电主要集中在陆地上，海上风电技术还处于初步水平，海上风电技术的全面应用还需很长一段时间。

4.风能应用技术与多能互补系统的建立

风电的不足之处是控制难度大和不可间断性，因此为了实现风能的有效应用和改善风电对电网的影响，将风能与其它能源有效的结合起来，形成优势互补的整体供电系统，保持电网顺利与平衡运行。目前，风电太阳能互补技术、柴油风电互补技术已经相当成熟，近年来又提出风电水电互补系统与风电燃气互补系统。我国电力资源开发形式受地域特征限制，各种电力系统的有效互补，不仅可以保证风能电源系统的稳定性和连续性，还可以通过内部负荷调度，形成一个稳定的输出负荷。

风电储存问题也是风能应用技术一大重要研究课题，发达国家非常重视能源的储存问题，特别是大规模能源储存系统技术研究与开发。当前，电力储存主要采用物理储存和化学储存方式，物理储存

以压缩空气储能与扬水储能为主，这种方式储存规模大、使用周期长、运行维护费用低，但是一次性投入较大、地理条件与场所要求较高。化学储存使用范围比较广，成本比较低，但是环境污染严重，利用效率也比较低。

小型风能发电机在偏远地区应用比较广发，但是随着电力基础设施的不断完善，小型风能发电机也开始逐渐萎缩。小型风能发电机价格比较低，但是缺乏市场监管，质量较差运行不稳定，售后不及时，这都在一定程度上造成小型风能发电机市场慢慢缩小。实际上，随着社会的不断进步，绿色环保理念的不断深入，小型风能发电机的应用范围应该逐步延伸与扩展。 三、结语

风能技术是一项综合性要求较高的高新技术，随着风能技术的逐渐发展，风能技术也面临着新的机遇与挑战。近年来，我国风能技术已经取得了长足的进步，但是与国际水平还有一定的差距，风能基础技术薄弱，自主创新能力不足，核心技术还处于模仿阶段。随着我国可持续发展与资源节约型社会的建立，以及国家科研机构研发力度不断加强，风能开发机构要充分利用大好的机遇，扎实努力工作，增强自主创新能力，注重人才引进，把我国风能开发技术提高到新的水平，在世界范围之内占据一席之地。 参考文献

[1] 肖明宇.风力发电机组基本特性的研究[j].黑龙江科技信息.2011（26）.

[2] 戴高昕.风力发电相关问题研究[j].绿色科技.2011（08）. 作者简介：郭德天，职位：学生，单位 ：大连理工大学能源与动力学院。