秦永军
（国家能源集团国电电力青海新能源开发有限公司，青海 西宁 810000）
风能作为自然资源，是新能源的重要组成内容，借助于风能进行发电是当前新能源发电的主导方法，而且该发电方法越来越受到世界各国的关注。目前我国能源消费结构仍存在许多不足之处，能耗供需方面结构性矛盾相对突出，通过应用风力发电技术，可以有效降低不可再生能源的消耗，实现对自然生态环境的有效维护，保持生态资源的可持续发展。通过对风能实施有效控制和管理，积极应用风力发电技术，可以进一步优化我国的能源消费结构，确保能源的安全。
1 风力发电的现状
近年来科学技术发展速度较快，各国越来越重视发展可再生能源，特别是借助于风能进行发电已成为大部分国家的主要发电模式。由于自然界中风能资源十分充足，通过对风能进行合理利用，不仅能够降低环境污染，还能够对能源匮乏现象起到一定的缓解作用。通过增加风力发电在能源结构中的占比，还可以实现产业结构的优化调整，实现能源的合理利用。
1.1 我国风能资源丰富
我国拥有丰富的资源，特别是风能资源十分丰富，无论是陆地风能资源还是海洋风能资源，能够开发的数量十分庞大，丰富的风能资源为我国发展风力发电打下了良好的基础。
1.2 国内风力发电发展迅猛
近年来我国风能发电项目及发电量已位居世界首列，而且在不断发展过程中，风力发电厂数量不断增加，风电装机容量增多。尽管近两年受相关因素影响，但我国风力发电行业的发展仍超出了预期。特别是我国碳达峰行动目标的提出，为了促进煤炭能源耗费快速达到峰值，政府有效控制二氧化碳排放量，通过推进风力发电行业的稳定运行，可以减少碳排放量，促进碳达峰和碳中和目标的实现，这也是当前风力发电快速发展的主要原因。
1.3 发电设备逐步趋于国产化
自我国提出风力发电的建议，最初风力发电技术相对滞后，缺乏相关的配套产业支持。但随着风电设备研究和生产实力的提升，国产风电设备越来越受到专业人员的认可。近年来我国风电设备国产化举措取得了显着的成效，风力发电机的价格大幅下降。特别是随着我国电力设备制造业的高效发展，在我国风力发电设备制造业中，跨国公司将逐步退出市场，风电设备的国产化使价格日趋下降，为风力发电提供了更好的发展驱动。
2 风力发电技术应用的优势
在当前市场应用过程中，风力发电技术具有较强的经济性优势。通过发展风力发电，电价下降速率较快，而且风力发电效率较高，消耗成本相对较低，再加之风能的充足性，在实现应用风力发电技术方面，其经济优势将会越来越明显。风能作为清洁能源，不会给自然环境带来污染。特别是当前我国风力发电建设工程水平的提升，设施成本消耗大幅度下降，部分地区内力发电成本低于发电机的成本。通过大范围的利用风能，还能够控制二氧化碳排放率，对于生态环境的保护具有积极的意义。
3 新能源风力发电技术分析
3.1 风力发电机组技术
3.1.1 定速风力发电
定速风力发电技术，主要是借助双速感应发电机来进行发电的。在风力发电系统中，低风速区域使用小功率低速感应发电机，高风速区域使用大功率高速感应发电机。在实际运行中，如果其风速超过了额定限度，则可以采取叶片失速方式，对风能使用系数进行有效降低，同时风能使用系数会与最大值存在一些偏差，使得风能无法得到充分利用，因此很多情况下风机是在低效状态下运行的。
3.1.2 变速风力发电技术
首先是双馈感应风力发电。其工作范围会与系统变流器设计产生一定关系，一般变流器的实际容量处于额定功率20%~30%，经济优势良好。从风力发电角度考虑，在电网产生故障之后，可以立即进行低电压快速穿越，在此情况下发电系统会产生的电流峰值较大，要避免影响到系统安全运行，需要采用适宜的保护机制。其次是全功率变流器结合增速齿轮箱风力风电。这种发现技术利用了全功率变流器进行发电参数调整，发电机可以选择的对象也比较多，包括永磁发电机、同步发电机等，通过直驱或齿轮箱的作用，使其与风机有效连接，采用变流器和电网可以连接发电机。由于在电网发生故障之后，需要进行低电压穿越，采用这一技术更容易实现，并且可保证其具备良好的操控性。最后是并网控制和变流器。在变速风力发电中，在风速变换基础上变流器要根据其变化，通过将风机实际输出随其变化的交流电换成与电网电压、频率相同，与电网实现柔性连接，以最大程度上获得风能最大值。
3.2 风电接入网技术
风电接入网技术作为风力发电技术中较为关键的一种技术，主要以分布式接入技术和集中接入技术为主。分布式接入技术更适宜应用在一些规模较小的风电场中，即在10 kV 或者是35 kV 的电网中应用效果更好。这类电网建设时存在一定的分散性，采用分布式电源形式接入电网系统，每个电源点容量较小，可以保证电网稳定的运行。集中接入技术在一些规模较大及长距离输送电力的风电场中更具适用性。通过针对风电场或是多个风电场的电能进行集中，并经由变压器进行转换，升高电压，借助于供电线路将其输送到终端。通过采用集中接入技术，可以实现大型风电场或是多个风电场电能的集中输送。
3.3 电子变流器技术
在当前一些规模较大的风力发电系统中会应用到电子变流器技术。通过电子变流器的应用，可以有效提高风能的转率，对转换后电力传送的效率及风力发电系统运行的质量提升具有极为重要的作用。在实际电子变流器应用过程中，由于该装置具有稳定的性能，技术更具可靠性，可以对风力发电系统中的无功功率进行有效控制和调整。特别是将电力电子变流器与PWM整流器联合进行应用，可以对控制系统最大功率进行有效控制，并通过应用矢量控制系统中的有功和无功功率，还能够解除两者之间的障碍，使无功功率与系统运行的要求相符，进一步保证有功功率传输量最大化目标的实现。通过调整电子变流器，还可以对有功和无功功率进行有效控制，达到对风电系统控制的目的，进一步保证风电系统运行的质量和安全。
3.4 风轮控制技术
在实际风力发电技术中，风轮控制技术是其中较为重要的一项技术，将其在风力发电系统中进行应用，可以有效提高风力发电系统运行的稳定性和安全性。在实际应用风轮控制技术过程中，主要是借助于功率信号的反馈，及时了解风轮功率的信号系统，并解析功率间的数值关联，以此为基础，针对相关曲线图进行测绘。因此在实际操作过程中，应剖析最大功率和系统产生的实际输出功率，并获取到功率差值，通过对风轮桨叶角进行调整，从而保证风轮综合运行功率的最大化。在实际风轮控制技术应用过程中，通过对叶尖速比进行掌控，可以不断对风速运行系统进行完善，确保运行效率达到预期的目标。
3.5 无功补偿和谐波消除技术
无功补偿和谐波消除技术在新能源风力发电技术的应用中具有重要的作用，同时也是保证风力发电系统稳定运行的关键所在。应用无功功率补偿技术，可以有效提高供电效率，并对供电环境起到一定的改善。由于电压在流向感性元件过程中，当电压较高时会通过感性元件电流损伤到元件，利用无功功率补偿技术可以实现对高次谐波的有效控制。另外，在实际风机发电过程中，一些高次谐波会导致电能质量偏低问题的出现，因此应滤除高次谐波，并利用交变电流传感器等电力设施，消除掉高次谐波。也可以通过采用电容器组来对无功功率大小进行调整，以此来对谐波带来的负面影响进行消弱。
4 风力发电的发展思路
4.1 遵循新能源的发展原则
我国风力发电的发展宜严格遵循新能源的发展原则，在实际工作中要强调对安全问题的重视。在风力发电过程中，要求风力发电装置要能够满足正常的电力负荷需求，而且在实际应用风力发电源时，工作人员还要重视与其他电源的有机协调，进一步保障电力系统的稳定和安全运行。在实际运行过程中，还要在保证资源节约的基础上，为风力发电提供强有力的支持，最大限度实现节能减排。另外，还要将经济性原则落实到位，具体要以新能源发电总量作为指导内容，针对其技术的经济性进行深入研究，从而促进我国风力发电比重的优化。
4.2 风力发电的成本管理
在新能源风力发电过程中，需要对风力发电成本实施有效管理。目前我国风力发电工程所在地域多位于较为开阔的地区，这也使成本回收周期相对较长，投资量较大，需要较多的设备，同时施工条件相对复杂，对于技术具有较高的要求，这就要求在实际投资时，对风险和投入资本进行明确。同时工程受自然环境影响较大，风能资源自身具有不稳定性，对风电成本的高低具有一定的制约，再加之工程较为复杂，这也需要一定的开发成本。目前我国还没有完整的风能资源分布图，这也使企业在工程选址时需要投入大量生产成本进行开发，导致工程投资成本增加，因此在实际投资过程中，宜对厂址进行科学规划，从而为后续工作开展提供重要的保障。
4.3 加强对行业市场的监管
当前我国市场中对于风力发电需求量不高，而且市场相对混乱，这就要求工作人员开展市场调查时，需要严格按照市场准入制度、针对市场状况实施科学合理的监管。在实际工作中，要求相关部门要落实好风电行业的市场监督工作，积极对市场建设进行完善，并制定更为科学完善的制度，维护好市场的秩序，这样可以避免风电投资过程中产生额外风险，促进风电市场的健康、可持续发展。
4.4 获得政府的支持
风力发电作为新兴项目，在具体开展过程中企业投入较大，因此离不开国家和社会的支持。在企业开展项目时，需要获得政府的支持。针对于风电价格，为了使其能够与常规能源进行合理竞争，市场需要政府给予风电企业相应的财政补助，最大程度帮助企业投资和生产工作的有序开展。特别是在税收方面，应给予风电企业相应的税收优惠，降低企业运营成本，这可以为风电项目的开展提供有效的资金保证。当前我国风电企业仍处于创新探索阶段，政府在信贷政策方面也要给予一定的优惠，并将优惠政策落实到位，从而为风电企业的顺利发展提供重要保障。
5 风电新能源技术发展前景研究
5.1 充分研发大容量风电系统
当前我国风电新能源的发展仍存在许多不足之处，特别是风力发电技术还不完善，对于自然条件存在较高的依赖性，当前风能的开发利用多以海风产生的风能为主，一直没有研发大容量的风力发电，系统开发利用相对不足，这也对风电技术的发展速度带来了一定的影响，从而导致我国风电技术相对滞后。近年来我国各级政府和相关部门加大对风力发电方面的投入力度，不断对风力发电技术的研发加大投入，有效地推动了风力发电技术的创新。特别是风电装机容量不断增大，这也为开发大容量风电系统提供了有效的技术支持，为风力发电行业的健康发展打下了坚实的基础。
5.2 利用大数据技术在能源供给侧构建“智慧电源”模式
近年来大数据技术在各行各业中广泛应用，将大数据技术引入到风能发电系统中来，将大数据与风电新能源体系之间建立起密切的联系，并借助于云计算技术为电源侧数据提供有效支持，可以实现数据的高效共享。风电技术的发展离不开科技的支撑，风电技术和科技之间存在共同发展的良性关系。而且针对风电技术的发展，还要重视培养和引进高新技术人才，优秀的高素质技术人员可以利用自身的优势，自主对大数据及其他系统进行创新和优化，促进电源端设备的升级，促进大数据与风电技术的有效结合，构建一个集中式和一体化的智能技术体系，科学系统地实现对能源利用和消耗的有效管理，确保风力发电企业能够获得可观的经济效益。
5.3 充分研究并网技术以及最大风能捕获技术
可再生能源虽然具有取之不尽和用之不竭的特征，但风能产生于自然环境中，受诸多自然因素的影响。在风力发电技术中，风力作为整个技术的能量来源，当风力不稳定和不均衡的情况下，必然会对电网的安全带来影响，因此国家一直以来对于电网的安全水平具有严格的要求。为了达到这一要求，在风电新能源发展过程中，还要构建更为科学和高效的风电管控系统，通过实施有效的检测，提高对突发事项的应急处理能力，进一步保障研发过程的可靠性。
6 结束语
针对当前我国提出的碳达峰与碳中和的目标，在实际目标落实过程中，新能源发电企业作为主力军，必然呈现出爆炸式的增长。通过发展以新能源为主的新型电力系统已成为当前电力行业的重要内容和时代使命。由于风力发电在新能源时代的发展中占据重要地位，因此当前实际工作中，需要针对风力发电的特点进行认真研究，积极对风力发电技术进行改进和升级，并构建风电产业的人才培养体系，努力提高风电技术人才队伍的整体水平，为风电的快速发展打下坚实的基础。
