關(guān)于新能源風力發(fā)電的發(fā)展探討

1、    關(guān)于新能源風力發(fā)電的發(fā)展探討    趙嘉偉 趙正杰 李先龍摘 要：新能源的開發(fā)與利用問題逐漸成為全球共同關(guān)注的話題，而風力發(fā)電作為一種清潔、可再生的新能源，它的使用和發(fā)展對我國經(jīng)濟發(fā)展、社會進步產(chǎn)生重要影響。文章簡要介紹風力發(fā)電的相關(guān)概念，風力發(fā)電機的常見故障，并對于風力發(fā)電發(fā)展過程中存在的問題，提出行之有效的改善策略，以期促進我國風能資源的開發(fā)利用，促進其健康發(fā)展。關(guān)鍵詞：風力發(fā)電；發(fā)電機；發(fā)展：tm614 ：a ：1671-2064（2019）05-0161-02風能既是一種清潔能源，又是一種可再生資源，因此風力發(fā)電受到社會各界的關(guān)注。風力發(fā)

2、電因其自身的優(yōu)點逐漸受到廣泛應用，與此同時對我國的社會經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生重要影響。但是風力發(fā)電的應用和發(fā)展過程中存在著一些問題，對其產(chǎn)生不利影響。因此必須提出行之有效的改善策略，才能促進我國風力發(fā)電事業(yè)穩(wěn)健發(fā)展。1 有關(guān)風力發(fā)電的相關(guān)概念1.1 風力發(fā)電的特點風力發(fā)電是指將風能轉(zhuǎn)化為電能。風能發(fā)電是利用風力發(fā)電機及相關(guān)系統(tǒng)，將風的動能轉(zhuǎn)化成機械能，在進一步轉(zhuǎn)換成電能的過程。風力發(fā)電作為一種新能源，因為不需要使用任何燃料，所以不會有輻射和空氣污染問題的產(chǎn)生。同時風力發(fā)電廠的建設(shè)周期短于其他類型發(fā)電廠的建設(shè)周期，裝機規(guī)模靈活，并且維護成本較低。1.2 風力發(fā)電系統(tǒng)的常見類型風力發(fā)電機組的常見類型主要有定

3、槳矩失速型風力發(fā)電機組和變速變槳矩恒頻風力發(fā)電機組兩種，但從發(fā)電機種類又分為異步型電機和同步型電機兩種。定槳矩失速型風力機組因為使用異步型發(fā)電機，使其構(gòu)造相對簡單，造價及維護成本低，而應用廣泛，但是該類型機組存在故障率較高的問題。而變速變槳矩恒頻發(fā)電機組具有較好的穩(wěn)定性，在低成本、易控制的同時還具有較好的轉(zhuǎn)化效率，但是其變速變槳、恒頻系統(tǒng)因為構(gòu)造較復雜，所以維護成本較高。目前同步發(fā)電在風力發(fā)電機組中已經(jīng)有很好的應用，以金風科技生產(chǎn)的1.5mw直驅(qū)永磁風力發(fā)電機組為這一類型的代表機型，因其機組穩(wěn)定性好，發(fā)電可利用率高，機組維護簡單，具有較大的發(fā)展?jié)撃?，其升級換代產(chǎn)品還處于不斷開發(fā)中。2 風力發(fā)電

4、機的常見故障及分析風力發(fā)電機作為風力發(fā)電系統(tǒng)的核心，直接影響著風力發(fā)電廠的運行，但同時風力發(fā)電機也容易受各種因素影響產(chǎn)生故障。針對不同的風力發(fā)電機故障要做到及時發(fā)現(xiàn)、及時維修，并要最好定期維護檢修工作，才能保證風力發(fā)電機組的正常運行。常見的風力發(fā)電機故障有如下幾種類型。2.1 葉片故障葉片是風力發(fā)電機中運作最頻繁的部分，同時也更容易出現(xiàn)故障。常見的葉片故障有葉片斷裂，葉片傳動系統(tǒng)的機械故障。變槳系統(tǒng)在工作發(fā)電時要不停的對葉片進行控制。在實際過程中，風力發(fā)電廠所處環(huán)境相對較差，風力發(fā)電機工作時存在因為無法對準風向、或是風速不均勻變化等問題造成的輪轂偏斜、振動或葉片彎曲等現(xiàn)象，在此過程中葉片內(nèi)各種

5、部件會頻繁受不均勻的機械力、風力、重力等因素影響，因此要做好葉片定期維護檢修工作，以保障葉片的正常運行壽命。2.2 變流器故障風力發(fā)電廠建設(shè)環(huán)境都在自然環(huán)境較為惡劣的地區(qū)，因此風力發(fā)電機組的變流器會受到惡劣環(huán)境影響，例如高溫、潮濕、灰塵等問題，從而影響變流器的正常運行，造成變流器故障。變流器故障通常為電力元器件故障。在變流器工作時，這些元器件運行在高電壓、高溫度或是運行功率頻繁變化的環(huán)境。造成變流器元器件故障的原因是多是因為環(huán)境因素、設(shè)備本身質(zhì)量、接觸不良或是負荷電流過高等問題引起。2.3 發(fā)電機故障發(fā)電機是風力發(fā)電機組將風能轉(zhuǎn)換成電能的關(guān)鍵。發(fā)電機因處于長期運作過程中，所以容易受到變工況或是

6、環(huán)境的影響，造成設(shè)備故障。發(fā)電機故障包括發(fā)電機自身過熱、軸承過熱、振動過大及絕緣體損壞等不同故障。發(fā)電機不同故障的成因也不同，例如針對振動過大問題，可能是設(shè)計制造環(huán)境存在問題，也可能是運行存在問題，同時也不排除在檢修中存在問題。因此要根據(jù)不同的故障類型、故障成因，進行具體分析，及時維修，做好定期維護工作。2.4 變槳系統(tǒng)故障變槳系統(tǒng)可以根據(jù)變速、變槳等不同要求，調(diào)節(jié)葉片角度，控制風機的輸出功率，實現(xiàn)槳距角的調(diào)節(jié)工作。變槳系統(tǒng)故障通常有電機溫度故障、變槳柜電容溫度故障、電容電壓故障、傳感器故障、開關(guān)故障等多種故障。因此要根據(jù)不同的故障，做好檢修工作。例如針對電機過溫的問題，要逐步檢查軟件版本是否

7、需要更新、變槳變頻器與電纜連接是否產(chǎn)生虛連、電機溫度傳感器的阻值和電纜連接狀態(tài)，通過及時排查和維修，正確處理變槳系統(tǒng)故障。2.5 偏航系統(tǒng)故障風力發(fā)電機的偏航系統(tǒng)通常因為負載過重或是軸承出現(xiàn)損壞等問題產(chǎn)生偏航系統(tǒng)故障。相關(guān)偏航設(shè)備的固定螺栓等級問題、齒輪質(zhì)量問題、熱處理問題，連接問題等都是造成偏航系統(tǒng)故障的因素之一。其次，偏航設(shè)備的相關(guān)部件存在更換難度較大的問題，其主要是因為更換部件自身較重，且更換空間較小，因此需要相關(guān)工作人員提高認識，加強檢修，不可忽視偏航系統(tǒng)的維護工作，才能提高風力發(fā)電機的工作質(zhì)量，促進風力發(fā)電事業(yè)的發(fā)展1。3 關(guān)于新能源風力發(fā)電發(fā)展存在的問題3.1 缺乏研發(fā)力度風力發(fā)電

8、發(fā)展的基礎(chǔ)應立足于技術(shù)和設(shè)備的完善上。但是，我國目前的風力發(fā)電技術(shù)和設(shè)備缺乏研發(fā)力度，相關(guān)投入不足。我國缺少專業(yè)的國家研發(fā)機構(gòu)和完善的相關(guān)測試平臺，也不具備完善的標準和體系。同時，我國也缺少相應的先進零部件、設(shè)備制造能力和技術(shù)?，F(xiàn)階段，我國多是購買國外的先進設(shè)備，然后進行組裝或加工。因此，國外的相關(guān)技術(shù)更加先進，我國缺乏核心技術(shù)的掌控，也因此缺乏競爭力。此外，我國還缺少專業(yè)的技術(shù)型人才，人才的缺失導致我國無法將先進技術(shù)吸收轉(zhuǎn)化為自身的技術(shù)，難以促進我國風力發(fā)電的發(fā)展2。3.2 缺乏完善的相關(guān)管理制度現(xiàn)階段，我國風力發(fā)電缺乏相對完善的管理制度，在技術(shù)標準、相關(guān)設(shè)計和生產(chǎn)制造上缺乏規(guī)范化的標準。我

9、國在風力發(fā)電廠的選址上也缺少更深入的了解和研究。大型風力發(fā)電廠的選址要綜合考慮并網(wǎng)技術(shù)、電網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)造等多方面影響因素。同時，缺乏相對完整的認證評價體系和運行檢測標準，在發(fā)電機組的檢測上也同樣缺乏具有針對性檢測。目前，我國多數(shù)風力發(fā)電機制造商缺乏相關(guān)認證和檢查，這種狀況極有可能影響發(fā)電機的使用壽命，對風電場造成不利影響。3.3 開發(fā)秩序缺乏規(guī)范現(xiàn)階段，我國相關(guān)政府部門、開發(fā)商及供電企業(yè)都積極的參與到風力發(fā)電的建設(shè)和規(guī)劃工作中，但是其中缺乏統(tǒng)一規(guī)劃。不同的版本之間存在差異，風力發(fā)電的裝機規(guī)模和開發(fā)工作上有明顯差異，彼此之間難以協(xié)調(diào)，開發(fā)秩序缺乏規(guī)范。電網(wǎng)企業(yè)和投資商之間缺乏對電網(wǎng)規(guī)劃的及時料及，容

10、易造成脫節(jié)問題，從而影響風電開發(fā)工程的順利進行。4 推動風力發(fā)電發(fā)展的有效措施4.1 加大研發(fā)力度，完善體系為推動我國風力發(fā)電發(fā)展，首先要加大研發(fā)力度，培養(yǎng)專業(yè)型人才。專業(yè)的人才是發(fā)展和完善風力發(fā)電體系的基礎(chǔ)。其次，相關(guān)企業(yè)要對現(xiàn)有資源進行合理的分配和整合，形成科學的資源評價標準，并不斷在此基礎(chǔ)上進行完善，逐漸加大相關(guān)科研機構(gòu)的資金投入，提高風力發(fā)電的設(shè)計水準。從根本上提高風力發(fā)電的技術(shù)水平，才能促進風力發(fā)電事業(yè)發(fā)展。風力發(fā)電的發(fā)展還要與相關(guān)設(shè)備的研發(fā)相結(jié)合，形成科學、規(guī)范化的風力發(fā)電廠。4.2 相關(guān)政策扶持首先，我國風力發(fā)電受技術(shù)及相關(guān)因素影響，所以存在成本相對較高的問題。其次，我國風力資源

11、豐富地區(qū)多為西部欠發(fā)達地區(qū)，一方面存在電力輸送成本高的問題，另一方面相關(guān)地區(qū)還需要投入較高的電力設(shè)施建設(shè)成本、運營投資和維護費用，因此在缺乏扶持力度條件下，不利于當?shù)卮罅堪l(fā)展風力發(fā)電。目前，我國已經(jīng)明確頒布了可在再生資源的發(fā)電價格和費用分攤管理試行方法。這條法律規(guī)定的實行可以促進風力發(fā)電開發(fā)，有利于節(jié)約風力發(fā)電成本，但實際上處于頒布階段，還沒有正式的實行。其次，在投入風力發(fā)電的企業(yè)逐漸增多的情況下，要引導相關(guān)企業(yè)發(fā)展，使風力發(fā)電企業(yè)成為系統(tǒng)、完整的產(chǎn)業(yè)群體。企業(yè)間要逐漸形成良性競爭模式，互相促進，從而形成一個逐漸發(fā)展向上的產(chǎn)業(yè)群體，才能推動風力發(fā)電事業(yè)的前進，促進我國政治經(jīng)濟發(fā)展3。4.3 推

12、動跨區(qū)外送風能的開發(fā)、利用與規(guī)模受多方面因素影響。風力發(fā)電具有隨機波動的特點，因此相關(guān)系統(tǒng)中的電源要在能滿足負荷的同時做到根據(jù)風力發(fā)電的變化進行調(diào)節(jié)。大規(guī)模風電消納可以促進系統(tǒng)的便利性。隨著風力發(fā)電的開發(fā)規(guī)模逐漸擴大，本地的消納能力逐漸難以滿足開發(fā)需求，因此需要不斷借助電網(wǎng)的資源優(yōu)化配置功能。相關(guān)風電廠可以通過跨區(qū)、跨省電網(wǎng)互聯(lián)的方式，在區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)、外開發(fā)風力發(fā)電消納平臺。我國的風力資源分布相對集中，因此我國的風力發(fā)電開發(fā)規(guī)模也相對來說呈現(xiàn)大規(guī)模、集中式的狀況。所以在基地的建設(shè)上就要做好風電外送的基礎(chǔ)?，F(xiàn)階段，隨著我國電力資源的開發(fā)規(guī)模逐漸擴大，各種電力能源的調(diào)節(jié)功能逐漸增強，因此適應風電變化

13、的能力也與之增強。我國應在風電逐漸滿足當?shù)匦枨蟮幕A(chǔ)上，推動富余風電的跨區(qū)外送，才能促進風力發(fā)電企業(yè)的經(jīng)濟效益增長4。4.4 改善風電波動性問題風電的調(diào)峰是指在電網(wǎng)調(diào)度中利用其它電源的過程。電網(wǎng)中所能容納的風電容量受到電網(wǎng)的規(guī)模、布局以及電源結(jié)構(gòu)、負荷等因素影響。同時，風力發(fā)電具有一定的隨機性和波動性，且波動范圍較大。多方面因素導致電力系統(tǒng)在調(diào)度運行過程中存在較大壓力。隨著社會經(jīng)濟發(fā)展以及人們生產(chǎn)生活方式的逐漸變化，我國的用電方式與用電結(jié)構(gòu)也相應產(chǎn)生變化。我國每年的用電峰谷差都有較大差別，且呈現(xiàn)逐年加大的趨勢。在系統(tǒng)負荷呈現(xiàn)最大狀態(tài)時，風電的輸出功率可能呈現(xiàn)為零的狀態(tài)；而系統(tǒng)負荷最小時，又有可能是風電輸出滿功率。因此相關(guān)風力發(fā)電廠應該配備一定具有較佳調(diào)峰功能的機組，這種才能有效緩解電力系統(tǒng)調(diào)峰問題，促進風力發(fā)電的合理運用，推動我國風力發(fā)電事業(yè)的合理發(fā)展。5 結(jié)語綜上所述，風能的開發(fā)利用是我國能源開發(fā)的朝陽產(chǎn)業(yè)，風力發(fā)電的應用和發(fā)展對我國經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生重要影響。因此盡管目前我國風力發(fā)電上尚存在一些不足之處，但通過政策扶持、制度完善等科學合理的措施，必然可以促進風力發(fā)電長期健康可持續(xù)發(fā)展。