新能源发电风力发电技术研究
季海洋
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季海洋,. 新能源发电风力发电技术研究[J]. 中国能源进展,2022.9. DOI:10.12721/ccn.2022.157079.
摘要:
当前,随着世界对地球环境的关注,气候问题已经成为世界范围的首要解决问题,在过去的发展阶段,化石燃料被广泛应用与工业生产中,虽然这些化石燃料为社会生产发展奠定了坚实的基础,但是对化石燃料的采集以及燃烧利用对自然环境产生了一系列的破坏,全球变暖问题、大气污染问题等都与化石燃料的使用有关。在如此严峻的环境问题下,我们需要减少化石燃料的使用,但是目前我国在社会经济大幅提升的阶段,对燃料的利用有很强的依赖性,如果停止使用化石燃料将会阻碍我国的经济社会发展,所以目前的首要问题便是发现可以替代化石燃料的新能源,且这种新能源要做到无污染,在满足国家的经济发展需求时,还能不对自然环境造成危害。在这种情况下,风能资源成为首选重要资源,风资源本身无污染且成本较低,可以很好的顺应可持续性发展方向。本文总结了风力的发电原理,提出风力发电的关键技术实例,对未来的风力发电提出示范性要求。
关键词: 新能源能源发电风力发电发电技术
DOI:10.12721/ccn.2022.157079
基金资助:

引言:从目前我国的社会经济出发,对于新能源的需求越来越高。传统电力能源主要依靠化石燃料的燃烧,但是其对自然环境的危害过于严重,还造成了一系列环境污染问题,不符合我国现代的可持续性发展要求。习近平总书记指出,绿水青山就是金山银山,注重环境问题,才能实现我国经济的可持续性发展,才能构建和谐稳定的社会发展模式。就目前而言,首先需要对能源问题进行整改,使用无污染的能源进行生产,推动社会经济的可持续性发展。近年来,风力发电技术有了不断地创新,对比传统的化石燃料有很大的环境优势,而且,风力发电技术直接影响着风能资源的成本和质量,要想充分发挥风能资源,就要加强风力发电技术的研究投入,提高风力发电的实用性。

一、风力发电的原理

正如我们常在平原地区看到的那样,风力的发电原理是依靠风力推动大风车叶片的转动,转动产生的动能可以转化成发动机的里的电能。到目前为止,风力发电的全过程主要依靠偏转系统、液压系统和控制系统等一系列系统构成,每个系统都有它们各自的职能和作用,共同支持了风力发电系统的正常运作。其中,齿轮箱主要保证发电的稳定性,有效的连接齿轮,提升发电机转速;偏航系统可以实时监测风向变化,进而不断地对风轮的叶片方向进行调整,保证可以利用到最大的风能资源;当出现问题需要停止风力系统工作时,液压系统一般与刹车系统合力控制风力发电机的停止;控制系统是风力发电系统的关键节点,总整体系统层面对风力发电机进行控制,一旦出现异常,会及时发出警示。

二、风力发电的发展现状

由于风力发电几乎不对环境造成危害,能极大程度上节约能源成本,我国也在加大对风力发电行业的投入,不断提高风力发电技术的发展。除了风能源,也曾尝试过核能能源,但在日本核泄漏的事件发生后,全球都在认真评估核能发电的安全性,认为核能发电与风力发电相比有很大的弊端,所以风能源在新能源中占有主体地位。

风力发电必须借助风力资源,正是由于我国的风力资源丰厚,为我国的风力发电行业奠定了坚实基础,但在发展过程中,技术方面和产业方面都有局限性。在技术方面,虽然近年来我国的风力发电技术有很大的发展进步,但是一些关键技术主要依靠其他国家,需要花费高额的费用来买进技术。在企业方面,由于一些关键专利技术在其他国家的手中,国内产业在发展风力发电技术方面有许多困难,引进他国技术需要缴纳高额的费用,而且风力发电在我国发展时间较短,许多经验还不够成熟,面临着很大的国际竞争力。在目前这种情况下,我们只有不断加强对风力发电技术的研究,努力掌握关键技术,才能突破国际竞争力,推动我国的风力发电行业的进一步发展。

三、风力发电的关键技术

1.预测风功率的高端技术

对风功率的预测,是风力发电技术中最为关键的技术,由于风力的大小变化,发电的功率也是不断变化的。风力发电产生的电能也会进入国家电网中,发电的功率不稳定,电网的调度在风力发电的接入后有很大的工作困难。这种情况无法避免,所以要预测风功率,只有这样,才能提高国家电网的稳定性,提高电网的风力发电接收量。

因为有许多种类的风功率预测模型和预测周期,预测的技术也要采取相对应的关键技术,从而保证预测的准确度。根据预测模型的不同,风功率预测主要分为三种。其一,物理法,主要依照气象学理论,模拟风力发电场区域的环境状况,其中包括风向、风速、空气密度等要素,不仅如此,还要根据风力发电机组的功率模型,实现预测。但是这个预测方法会因风速的随机性,产生误差。其二,统计法,通过分析统计结构和预测之间的函数关系,建立数学模型总结风功率的变化规律,目前主要有时间序列和机械学习两种数学算法,相较于物理法提高了预测的准确性。其三,组合模型法,结合了前两者的优势,不光提升了风功率预测的准确性,还具有很强的综合性。

2.调节风力发电机组功率的技术

风电机组的功率调节技术,主要用于提高风力发电的稳定性。对于发电机组来说,每个部位都有其能负荷的机械强度和容量,需要严格控制功率在区间内进行发电。到目前为止,我国主要有以下几种风电机组功率的调节技术。

第一,定桨距失速控制技术。该调节技术机构简单,能够在运行过程中保持高稳定性,但是有很大弊端,即无法根据实时风况调节叶片顶角。该技术主要借助空气动力学理论,很难保证风电机组有效利用风能,降低风力发电场的发电量。

第二,变桨距控制技术。该技术克服了定桨距的弊端,可以根据实际情况调整桨距角,具有较强的主动性。

3.自动控制风电无功电压的技术

该技术具有自动化的特性,需要多个系统。在该技术的应用下,风电无功电压自动控制的子站可以外挂到综合监控系统中,保证子站的独立性。子站可以对无功电压实时监测,并将其数据反馈到综合监控系统,子站可以在全过程发挥重要作用,实时调节无功电压处于合理区间内,若风电机组自身的武功天界出现问题,动态无功补偿将会对其进行调节,这在一定程度上保证了武功流动的稳定性。

结束语

综上所述,风电能源在现代社会的能源发展中占据主体地位,通过提高对风力发电的研究投入,有效替换化石燃料的消耗,对我国社会经济的可持续发展具有很大的作用,通过提升风力发电的技术,最大程度地有效利用风能资源,将会促进风力发电在我国社会中价值利用。

参考文献:

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