风力发电及其技术发展研究
郝英瞧
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郝英瞧,. 风力发电及其技术发展研究[J]. 电气学报,2022.7. DOI:10.12721/ccn.2022.157061.
摘要:
基于社会环保理念的不断提升,我国加大了对可再生能源的开采力度,以风能等为代表的清洁能源获得社会大众的广泛追求。风能是由太阳能转换而来的,其总量十分可观,具备良好的开发利用价值。利用风力发电能减少对石化能源的消耗,能更好地贯彻低碳环保的发展国策。现阶段,我国风力发电技术已有了显著的提升,为进一步凸显风力发电价值,需要针对其基本原理及未来技术发展趋势展开分析。
关键词: 风力发电可再生能源发电技术发展前景
DOI:10.12721/ccn.2022.157061
基金资助:

在以往,人们对于有限能源的过度开采造成了严重的生态恶化问题,如何实现经济发展所需与环保事业建设的协同共进成为摆在我国面前的一大现实问题。在这种社会背景下,加大新能源研发开采力度的紧迫性愈发突出,风力发电技术逐步得到广泛的普及。相关统计报告显示,全世界每年拥有的风能资源总量大约为2.5万亿kW,风力资源的开发利用价值是极为突出的。为此,针对风力发电及其技术展开研究,具备显著的现实意义。

一、我国风力发电事业的建设现状简析

风力发电实质上是对风动能的转换,是由风动能到机械动能,再由机械动能到电能的一个完整的转换过程。全球的风能资源储蓄量极大,且基于其本身所具备的显著可再生性特征,利用风力发电具备极高环保价值。步入新发展时期以来,我国在环保事业建设方面的投入力度越来越大,绿色、低碳、环保成为国家的根本发展理念。早在20世纪中后期,我国便已在风力发电方面取得了显著的进步,电力资源紧缺的问题也得到了有效的改善。然而,研发运用的过程中,技术短板仍是普遍存在的,需要及时革新风力发电控制技术,进一步拓宽海上风力资源的开发利用效率,并有效压缩风力发电成本。

二、风力发电技术的发展趋势研究

(一)增大单机容量,大力开发利用海上风力资源

据现阶段的发展状况分析,风力发电过程中所使用的机电设备体型多较为庞大,搬运难度大,且占地面积亦十分之大。未来技术研发过程中,应当积极探寻增大单机容量的方式,从而使得风力发电设备更为轻便,并满足地区电能所需。实际研发建设过程中应遵循相应地区的实际用电需求及风力资源状况进行合理分析,防止产生资源浪费现象。此外,以往开发风力资源时,对于海上资源的开发利用程度明显不足,且大多风力发电厂均建立在城市周边,占地面积大且常存在较大的资源浪费问题,难以满足后续发展所需。为此,可于海边建设发电厂,加大海上风力资源开发与利用,从而有效弥补这一发展短板[1]

(二)加大风力发电控制技术的研发力度

2.1风轮控制技术

此类技术能有效增强风力资源转化率,增强风力发电效力。针对其中的功率信号反馈控制技术而言,多集中于对风轮功率变化的分析。技术人员应当以此为根本参照,结合风轮运转状况,科学评估风轮的实际运行功率,并与最大功率相比较,以二者的差值为调整运转状态的关键依据,进而保障风轮处于最大功率状态下。此类控制技术的成本较低,且效果较为明显;针对叶尖速比控制技术来说,其集中于对风叶尖端转动速度的分析与调控,以实现叶尖速比最优化为根本目标。

2.2发电机及电力电子变换器

通常而言,风力位于高空位置,与地面间的距离间隔大,风力发电中的能量转换过程多是于高空完成的。基于此,需要尽可能地压缩风力发电机的重量,并强化其工作效率。现阶段常用的风力发电机有永磁发电机等,具备高效率、低耗能的优势。此外,所使用的电力电子变换器需要具备广泛的使用范围,较高的风能转换率及传输率,以及良好的安全性、可靠性及经济性[2]

2.3变速恒频控制技术

此类技术在风力发电机组中的运用极为广泛,其便捷性相对较高,具备良好的操控优势,然而若使用过程中的风速多变,机器转速却始终未改变,将导致发电效率受到影响,难以将风力机维持在最佳的运作状态下。为此,后续需要以此为突破口,解决好风速变动与机器转速之间的矛盾,将该项技术的应用价值发挥到实处。

(三)实现成本节约,优化储能技术

大力发展风力发电技术的过程中,需强调资源节约及发电经济性的同步共进,若仅追求其中的某一方,都是不正确的。我国现阶段在技术方面的薄弱性仍尤为突出,且需于国外引进相关设备,从而使得风力资源的开发利用成本居高不下,抑制风力发电技术的推广及运用。基于此,相关部门应当进一步加强风力发电成本管控,加大技术研发力度,有效压缩风力发电成本。另外,为进一步增强风力发电技术的开发利用效率,需要强化储能技术研发。相关调查显示,人们白天的用电需求要远高于晚上,由于用电量激增,发电设备极易陷入超负荷运作转态,影响设备使用寿命,并使得发电稳定性受到影响。为此,应当进一步研发应用储能技术,在电量使用的低频时段储备一部分能源,以此来降低设备运行负担[3]。现阶段,蓄电池在风力发电系统中的运用十分广泛。技术人员需要侧重于对储能系统的深入研究,不断增大电池容量,满足电力持续需求。

(四)强化发电机组的安全性能

在推动风力发电技术研发及应用的过程中,不得过度追求技术的优化更新频率。若过度追求技术发展速度,将试验时间较短的技术投入使用,将会诱发更多安全隐患。现阶段,在发电机组装机环节常产生各式安全问题,且系统管理效率的过度低下更加挫伤了发电系统安全性能。针对此,需要全面增强发电机组安装技术研发力度,落实好安全教育培训工作,保障发电机组的安全性及可靠性,防止使用过程中出现严重的安全事故,为后续风力发电技术的应用与推广奠定良好基础。

结束语

综上所述,风能是现阶段运用最为广泛的清洁能源之一,大力发展风力发电事业,能有效缓解化石能源枯竭而导致的电力资源紧缺问题,保障发展建设所需能源的充足性。我国现阶段的风力发电技术已相对成熟,然而仍难以满足生态文明建设所需。为此,需要进一步加大技术研发力度,以高质量的风力发电事业建设来缓解电能紧缺问题,改善环境污染现状,为国家及社会的发展打下坚实基础。

参考文献

[1]宋剑波.风力发电技术的现状与发展综述[J].集成电路应用,2021,39(04):148-149.

[2]梁立翔.新能源发电风力发电技术研究[J].农村经济与科技,2021,32(20):5-7.

[3]曲文浩.风力发电技术探讨[J].光源与照明,2021(09):52-53.

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