论风力发电技术的应用与发展战略

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  [摘 要]风力发电作为一种可再生的清洁能源,其具有良好的经济效益和环境效益,所以世界各国都在致力于风电技术的研究与开发应用。目前我国正处于经济结构转型的重要时期,加快风电产业的发展对于我国经济战略的调整具有重要的作用和意义,因此我们应当立足于当下的风电发展现状,并认清其未来发展趋势,以便于采取最有效的发展方案和措施。
  [关键词]风力发电技术 应用 发展战略
  中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2019)01-0372-01
  1、风力发电原理及其在国内的发展状况分析
  1.1风力发电的原理
  风力发电的主要原理是利用风力产生的动能带动风车叶片旋转,然后再利用增速机将风车旋转的速度提升上来,最终由风车通过电磁效应将动能转化为电能。根据目前的风电技术,只需要利用每秒三公尺(速度)的微风便可以实现发电。把风能转化为电能是当前风能利用中较为基本的一种方式,一般的风能发电机主要包括风轮、发电机、塔架、尾翼调向器、储能装置等构件。风中蕴含的能量巨大,据相关研究得知,当风速在lOm/s时(大约为5级风),其吹到物体表面的作用力约为10kg,当风速在20m/s时(大约为9级风),其吹到物体表面形成的作用力大约为50kg,如果风速是在50m/s以上的飓风、台风,其吹到物体表面产生的作用力至少在200kg以上。所以说,风中蕴含的能量比我们当前所能控制和利用的能量要大上很多,若我们能够合理开发并利用风能,其将给我们的发展和生活带来诸多便利。
  1.2国内风力发电现状
  随着我国科学技术的飞速发展,风力发电逐渐被提上日程,近几年其发展速度更是不断加快,但由于受到各方面因素的制约,目前我国风力发电仍处于初级发展阶段,仍存在不少问题有待解决。
  1.2.1我国风能资源丰富
  我国幅员辽阔,陆地边疆总长超过2万公里,海岸线总长也在1.8万公里以上,据气象部门的调研资料显示我国风能资源丰富,仅可供开发利用的陆地风能资源便高达253GW,而可供开发利用的海洋风能资源更是陆地风能资源的3倍之多。可以说从东南沿海到西北川藏、青藏高原地区,都蕴藏了丰富的风能资源。据统计,年平均风速在6m/s以上地区占我国国土总面积的l%,风能资源极其丰富,位居世界第三(第一、二名分别为美国、俄罗斯)。
  1.2.2国内风力发电发展迅猛
  早在2009年我国新增风能发电项目及发电量已经稳居世界第一位,近年来更是一直保持较高的发展速度,仅2010到2012两年时间内,我国便有20座风电场相继建成,并且每座风电厂的发电能力都在100MW以上。根据我国制定的风能发电计划,至2020年我国风能发电能力将达1.5-1.8亿kW,据相关统计资料显示,我国风能发电潜力更是高达10亿kW,不仅发展速度快,更具有广阔的发展空间。
  1.2.3风力发电容易受到体制的制约
  目前我国针对风力发电产业所制定的风力开发投资体制、政府风力发电采购政策以及国产风机发展激励体制等政策规范,在促进企业发展风电项目的同时,又会因为政策和规范的影响,让某些方面的发展受到制约,从而造成了风电产业发展的不均衡性和不合理性。这种情况在很大程度上制约了我国风电产业的大力发展。
  1.2.4发电设备国产化水平较低
  虽然早在1995年我国电力部就提出了开发与发展风力发电,但其后的十几年间,风力发电并未受到足够的重视和支持,因此发展异常缓慢,这也是我国风力发电技术、产业等落后于发达国家的一项重要原因。产业落后使得我国风电设备技术的研究能力也非常有限,从而导致国内风电设备市场被进口市场所垄断,我国风电项目建设中所需要的发电设备多是从国外进口,这很大程度提高了我国风电项目建设的成本。从整体上来,还是我国风电设备技术水平以及国产化水平比较低,才制约了国内风力发电产业的发展。
  2、风力发电技术应用
  2.1风力测算以及相關的选址技术
  风力发电技术自身的供电稳定性于风力发电的设备和所在区域的风力有着直接段关系,要想充分保证风力发电所产生的电力能够满足人们的需求,就必须要对风力发电进行风力测算工作,以此来进一步保证风力发电自身供电的稳定性。因为风力的变化相对比较多,故而风力发电设备的选址必须要根据相关的风力进行测算,这样才能有效保证风力发电能够产生足够的电能,以此来满足人们的需要。加之风力发电的设备投入成本比较高,为此选址方面也必须要根据实际的情况进行测算,并在此基础上进行相关数据的确定。
  2.2电能存储技术
  要想保证风力发电技术自身能够得到相对比较广泛的应用,就必须要依靠相关的储存技术进行相关的储存工作,这样一来就能够有效解决风力发电电能供应不稳定的情况,也可以将产生的电能进行有效的输出,以此来保证供电的稳定性。电能的储存环节对于整个风力发电而言是非常重要的。目前阶段,我国对于风力发电的电能储存技术的相关研究非常重视,因为这一技术的应用在一定程度上解决了风能转换为电能过程中存在的能源消耗问题,可以使消耗的能量最小化。
  目前应用最广泛的电能储存技术是通过蓄电池进行电能储存工作的,主要的工作原理就是将风能通过发电机进行转后之后储存到蓄电池中,这同样也是最简便的储存方式。风力发电技术的应用可以有效将风能转化为一定的水利蓄能,这一转变的过程主要是通过风力发电所产生的电能进行驱动水泵,以此将水资源储存至最高位的水箱内,之后风力将电能转化为水电,直接运输至电网,这种能量方面的转化也就是将风力发电过程中所产生的能量直接转化为水利蓄能。目前也同样可以利用空气压缩装置进行储存能量,通过空气压缩装置可以将风力发电所产生的电能用于干旱地区进行相关的能量储存工作,若是发生电能缺失,可以利用空气压缩装置进行涡轮机的发电工作,以此来补充电能,这也是一种比较常见的电能储存方式。
  2.3与其他能源的发电互补设计
  2.3.1与太阳能发电的互补设计
  我国的地形特征以及气候特征也在一定程度上决定了风力发电以及太阳能发电能够进行互补,进而达到可以稳定供应电能的作用。一般情况下,我国的冬季风相对比较大,并且太阳的辐射也是相对比较小的,夏季太阳的辐射相对比较强,风力却比较小,所以这种气候条件也决定了太阳能可以于风能进行互补,以此为部分区域进行稳定的电能供应。
  2.3.2风力发电和水力发电的互补设计
  风力发电也可以和水利发电技术进行组合,以此来获得更加稳定的电能。在实际的应用过程中,若是风力发电出现不稳定供电的情况,就可以采用水利发电的装置进行发电,这样以来就能够提升整体设备的供电能力,若是出现水利蓄能不足的情况,也可以启动风力发电的装置,以此来达到供电互补的作用,为相关的供电区域同稳定的电能。
  2.3.3风力发电和燃气发电的互补设计
  风力发电技术于燃气发电技术指点的能源互补可以提供更加稳定的供电,若是一种装置的供电能力有所不足,另一种就能立刻提供供电的支持,这样就能为用户提供相对比较稳定的电能。在实际的应用过程中,二者之间的互补系统得到了非常好的应用。
  结束语
  随着世界经济的迅猛发展,全球变暖问题也逐渐在加剧。众所周知,使用不可再生能源或一些有污染性的能源是造成全球变暖的主要原因,因此,世界各国正在加大对清洁能源和可再生能源的研究。而风能正是一种高效便利的清洁能源。如今,风力发电技术已经获得了很大的发展成果。
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