新能源发电风力发电技术分析

新能源发电风力发电技术分析

刘洋

深能北方（通辽）能源开发有限公司  内蒙古通辽  028000

摘要：当前新能源应用趋势明显，特别是风力发电、光伏发电技术研究更为成熟。其应用也有效改善能源结构，推动社会的绿色可持续发展。积极探讨具有代表性的风力发电技术具有必要性。因此本文主要对风力发电技术进行详细分析，以明确风力发电技术原理、应用价值、技术发展方向，为经济社会的可持续发展提供支持。

关键词：风力发电；新能源；发电技术；要点

风能是清洁型能源，无污染、低成本，应用优势突出。新时期风力发电技术应用更为成熟，且具有推广的大趋势。我们需要重点关注新能源发电技术中的关键技术，了解其应用原理、应用价值，在技术研究上下功夫，才能真正以风力发电改善现有的能源结构。

1风力发电技术应用背景

不断发展的经济社会和不断扩大的电力能源需求使得新能源发电产业发展更为迫切。我们必须转变以化石燃料燃烧为主的电力能源传统生产模式，积极地走可持续发展之路。主动改变原有能源结构，改变传统能源利用方式，选择更多的对环境和能源应用无害的方式，这些都是我们迫切需要解决的问题。在此背景下风力发电技术应运而生。风力发电是将风的动能转化为电能，以能量转换的方式持续供电。因电能清洁环保，因此风力发电方式受到人们的青睐。近几年，经济社会的发展速度明显加快，人们电力资源消耗总量不断增长，人们的电力资源需求十分迫切且旺盛，对自然环境造成的污染有目共睹，积极推广风力发电技术是极为必要的工作。

2风力发电技术原理

风力发电工作原理简单，主要依靠风力发电机。风轮在风力的作用下不断转动，将风力的动能转换成机械能的风轮轴，而风轮轴带动发电机转动发电。当前系统构造更复杂、效益更突出的风力发电机系统也被开发出来，以进一步提高风能利用率。除风轮系统和发电机外，风力发电机系统还有齿轮箱、控制系统、塔架等。在系统运行的情况下，齿轮箱齿轮相互作用，使得发电机转速加快，大大增加电力供应的稳定性。风电系统运转过程中控制系统是关键，系统负责对风电系统各模块进行管控，适时监管风电系统并网状态，使得风力发电机保持电压频率的稳定。一旦出现系统运转故障及时发出预警。而偏航系统则根据风电系统安装位置风力变化情况，合理控制风轮的扫掠面，使得扫掠面与风向保持垂直状态，提升风力资源利用率。目前风电是电力行业中价格竞争优势最为明显的可再生能源。我国风能资源十分丰富，大力发展风力发电技术具有积极意义。我国也在初步的探索中取得了一些成效。截止到2021年底，新增装机容量达到了21983万kW，风电并网装机容量达到了8163万kW，占比高达40%左右。

3 风力发电技术应用价值

3.1 更为经济

风力发电技术应用中，风电电价的下降速度较快，甚至接近燃煤的发电成本，经济效益突出。风力发电能力每增加一倍[2]，成本就会对应15%的下降幅度。本身我国风能资源丰富，这也使得风力发电技术的经济性能优势更为突出。

3.2 方便建设

风力发电技术在前期应用中也体现出建设周期短、见效快的优势，甚至可以用周、月来计算，短期内完成工程建设，满足区域用电的紧急需求。风力发电技术的应用也能够对偏远农村土地供电提供支持，满足西部地区分散型电力应用的需求。

3.3 综合优势突出

风力发电技术的应用综合优势也比较突出。因为风能是清洁能源，对生态环境的危害较小，风能工程建设周期短、建设水平不断提高[3]，也对应生产成本的降低。风能设施不是立体化的设施，能有效保护陆地生态。风能的大规模使用也将减少空气中二氧化碳的排放。正是这些应用优势使得风力发电技术综合性能更理想。

4 风力发电技术中的关键技术

4.1 风轮控制技术

新能源风力发电技术应用时风能控制技术是比较关键的技术，主要保证风力发电系统的良好运行。在技术应用时主要通过功率信号反馈管控风轮功率信号。风轮运行过程中功率和具体条件改变保持一致，分析功率关系后绘制最大功率曲线图，对比最大功率和实际输出功率，获得差值，指导风轮桨距的调整，提升风轮运行功率水平。

4.2 无功补偿和谐波消除技术

在风力发电技术应用中应注重无功补偿和谐波消除。电力系统中使用感性元件让发电系统当中无功功率呈现消耗状态，电压通过感性元件，特别是高压高的时候通过感性元件电流会破坏元件，需要采取无功补偿技术抑制谐波[4]，而谐波消除技术主要考虑一旦存在谐波会降低电能质量，因此需要消除谐波。使用电力电流感器和电力设备可以把相位和谐波抵消掉。或者使用电容器组改变无功功率，减少谐波负面影响。再或者使用三角形连接方式控制谐波进入量。上述举措都是风力发电技术应用中无功补偿和谐波消除的有效举措，可提升风力发电的电能质量。

4.3 无功电压自动控制技术

无功电压自动控制技术自动化水平较高，需要多个系统参与运行。目前主要涉及的系统有风电自动控制无功电压子站以及相关监控制度等。子站既可以整合在监控系统中，也可以外挂在监控系统中。风电技术实际运行中子站负责对各设备的无功电压进行动态监测，获得的无功电压数据，再通过通信线路及时反馈到综合监控系统中。系统进行无功电压的控制有两种方式，分别为远程控制和现场控制。前者主要是由子站对无功电压目标进行追踪，后者则是由子站通过对预定的并网点电压目标曲线进行控制。由此可以看出，子站的作用较大，它不仅可以促进风力发电机本身的无功调节能力的发挥，同时也可以保证无功电压在合理的区间范围内变动。如果风机本身无功调节能力弱，不能调节无功电压，就会启动动态无功补偿装置，负责进行无功电压的调节。

4.4 风功率预测技术

风功率预测也是一项关键技术。风力发电中的发电功率不稳定，易受大小风影响，起伏较大。总体而言，风功率大的风力发电能力强，功率小的风力发电能力小。风力发电产生的电能最终还是要与现有电网并网运行。鉴于风力发电功率波动较大，进入电网后电网调度难度增加，因此需要进行风功率的科学预测。目前主要根据预测模型进行风功率预测，而根据预测模型进行风功率预测又分为物理法、统计法、组合模型法[5]。物理法则是基于气象学原理对风电场区域气候情况进行初步模拟，结合风发电机组功率模型预测风力发电功率。因为风速变化随机性较强，预测结果可能有误差。统计法则是建立统计结构与预测对象的函数关系，找到风功率变化的规律。这也被认为是依据相关数据进行深度挖掘的有效的预测方法。组合法则是将两种预测方法结合起来，扬长避短，发挥组合优势，吸收各种预测方法的亮点，提升预测的准确性。

5 结语

我国在风力发电方面具有天然的优势，这是由我国丰富的风力资源决定的。而我国也加大了对风力发电技术研发的支持，也给予了其应用推广的多元引导。明确风力发电技术应用的核心技术，把握其发电原理和应用价值才能提高风力资源的利用率，满足新时期人们旺盛的电力需求。推广风力发电技术也将更好诠释“绿水青山就是金山银山”的可持续发展理念，进一步推动电力行业的高效发展，推动社会经济的稳定发展。

参考文献：

[1]妮鹿菲尔·毛吾田.新能源发电风力发电技术分析[J].光源与照明,2022(09):241-243.

[2]秦生升.控制技术在风力发电系统中的应用[J].集成电路应用,2022,39(01):98-99.

[3]刘磊,薛靖.风力发电机及风力发电控制技术研究措施[J].电子测试,2021(22):119-120+118.

[4]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.

[5]张铁龙.新能源风力发电技术研究[J].技术与市场,2020,27(11):116+118.