新时期新能源风力发电相关技术研究

新时期新能源风力发电相关技术研究

尚涛峰

上海能源科技发展有限公司新能源发电分公司

摘要：现阶段，随着科学技术水平的不断提升，社会各领域对于能源的使用需求量大幅度增加，传统能源消耗量骤增，在这样的情况下，各种新能源技术被成功研发并应用到实际生产中。本文以上述内容为基础，针对风力发电技术进行说明，论述基本发电原理、实际应用价值，并对风力发电的相关技术和风力发电的未来发展方向做出合理判断，希望可以为同领域工作者提供合理参考。

关键词：新能源；能源供应；风力发电技术

前言：现有风力发电技术，是一种可以将风动能进一步转化成电能的新兴技术，可以将其视为一种能量的转换形式，借助风力发电形成的电能资源具有清洁、环保等多项优势，在当今社会发展速度不断加快的情况下，可以有效缓解电力资源能源消耗总量不断上升的发展趋势，在进一步满足人们用电需求的同时，降低电力供应对生态环境形成的压力，控制污染程度，兼具经济效益和社会效益，具备极高的研究价值[1]。但是风电具有其本身的特殊性，会对电网系统造成一定的冲击和影响，因此需要对风机并网策略和电网系统自适应调节进行研究。

一、风力发电技术原理及其实际应用价值

（一）风力发电技术原理

现有风力发电机运行原理相对比较简单：通过风轮把自然环境中风的动能转化为机械能，通过驱动链传动到发电机，使发电机转子高速旋转，输出电能到电网或者负载。要实现风能到电能的转变，风力发电设备必须具有如下2个基本要素，一是风轮，二是发电机，风轮的作用是把自然界的风能转换成机械能，发电机的作用是把机械能转换成电能。

近几年间，环保理念和节能意识正变得越发深入人心，传统化石能源使用比例进一步降低，为保证风力发电机应用在各种复杂环境下，现有风力发电系统结构形式变得多种多样，控制策略变得十分复杂，目前主流风力发电机分为双馈、直驱、半直驱形式，双馈型风力发电机系统中不仅包含风轮系统以及发电机设备，同时还有驱动链、齿轮箱部分、发电机部分、控制系统部分、偏航系统部分以及塔架部分等结构[2]。从具体角度进行分析，风力发电系统处于持续运转状态下，此时齿轮箱中布置的齿轮会产生相互作用，进而达到提升发电机设备转速的效果，同时，发电机设备的实际工作效率也会因此得到大幅度提升，可以为后续电力供应提供稳定性保障。为了适应机组大型化的趋势，以明阳智能为代表的风机厂家开发了半直驱机组。半直驱机组采用一种特殊的技术路线把齿轮箱和发电机的

合二为一，大大降低了机组在制造和安装阶段的成本。为了使风力发电机在不同的工况条件下安全稳定运行，各风机厂家陆续开发出使用在高原、平原、丘陵、近海、深远海的机型。

（二）风力发电技术应用价值

风能资源是一种清洁资源，具备可再生特质，并且在我国有着十分广泛的分布，处于“双碳”战略发展的时代背景下，借助对风力发电技术的合理应用，不仅可以有效降低化石能源等不可再生能源的总消耗量，同时还可以有效控制电能供应的总体成本，为国家能源安全提供良好的保障作用。

除上述内容外，风能资源的大量使用，还可以有效缓解我国当下电力资源紧张的发展状况，避免能源供应对生态环境形成的破坏作用。从具体角度进行分析，现以探明的化石能源总体存储量正在不断减少，所以，传统类型的火力发电成本正处于不断上涨的发展状态，同时，在部分风能资源较为密集的地区，所在地的火电成本与新型风电成本基本处于持平状态。面对这种发展局势，为控制火电对各种化石能源的总体消耗量，缓解火电造成的环境污染问题，需要持续提升风电推广，在实现风电体系总体运行成本控制目标的同时，进一步满足人们对于环境保护提出的要求。

二、新能源风力发电相关技术

（一）风功率预测技术

风电系统现行发电功率值与风力大小之间呈正比关系，在这样的情况下，为确保风电系统电力可以维持供电稳定性，需要使用到风功率预测技术，实现对风电系统实际运行功率的准确预测，然后再以此为基础，按照最终预测结果对当下的电网运行标准进行合理调度和调整。风功率预测分为超短期、短期、中长期预测。在将风电电力成功并入到电网体系以后，此时的电网电力调度工作尤为重要，为了消除大量风电场接入对电网运行稳定性的影响，电网需要有更大的调峰备用容量，保证运行环境的有利条件。基于此，需要现有风功率预测工作进行调整，在此期间，由于风电场预测工作在面对不同模型和运行周期时有着运行方面的细节性设置要求，目前国内研究分风功率的厂商采用如下技术方法：持续法、时间序列分析法、人工神经网络、支持向量机SVM，保证最终预测结果的准确性，为系统调教提供可靠性保障。

（二）风电机组功率调整

在风电机组处于实际工作状态时，会受到机组内各零部件整体机械强度和容量因素形成的限制作用，所以，风电机组实际运行稳定性以及工作安全性无法得到有效保障，同时也无法充分满足现有风电系统运行的实际工作需求[3]。基于此，为进一步处理好上述相关问题，需要保证风电机组功率合理，并使用调整技术对参数进行调节，确保风电机组可以在环境风能较小的情况下，立即提升风电机组系统对风能的捕获能力，通过这种调整方式，实现风电机组整体发电功率的有效提升目标；与上述内容相反，如果风电机组所处工作环境中的风能相对较大，此时需要对风电机组系统结构的整体强度以及发电功率等影响因素做出充分考量，并以此为基础，对风电机组设备的风能捕获方式进行调节，通过这种方式达到防止机组运行过载问题，为风电机组系统工作提供更为优质的稳定性保障作用。

（三）并网风力发电系统

常规情况下，风电机组处于运转状态时，系统中的并网双馈系统工作稳定，此时的传动模型能够将系统收集到的大部分风能进一步转化成电能，如果此时的风电机组存在不配备齿轮箱的问题，则可通过直驱风电发电机的方式，确保风车叶片装置可以对发电机形成带动作用，在发动机成功旋转做工后，即可达成发电目的[4]。在上述直驱风电发电机设备环节中，为保证风电机组自身的轻便性可以得到进一步升级，可借助永磁体技术完成直驱式发电机组的处理任务。在此期间，如果风电机组在正常运转状态下，所处工作环境内的风能大小并未达到预期设定的风速标准，则可借助变流器装置对发电机组进行管理和控制，通过这种方式为发电机组作业提供稳定性保障，并确保实际输出功率可以有效满足额定要求标准，保证输出功率稳定性。

三、新能源风力发电技术未来发展方向

新时期背景下，现有化石能源的总体储备量正在不断下降，同时，人们对于环境保护的认知也在不断加深，所以，清洁能源开始受到人们的高度关注，在这样的情况下，进一步提升对可再生能源的利用，迫在眉睫，如：风能资源、太阳能资源、潮汐能资源等新能源的实际利用，已经成为当今社会经济稳定发展的关键性工作内容。

至今为止，风能资源作为一种被人们使用时间较长的清洁型能源，在当今市场电力资源需求总量持续上升的背景下，提高对风电技术的重视和关注度，攻克此前风电技术研发期间遇到的各种问题，变得尤为重要。同时，专业研发人员还需要开发出更多的高新风电技术，为风电技术在未来阶段的进一步发展提供稳定性保障，同时也为电力供应需求提供可靠性保障。

结语：

综上所述，我国国土面积广大，平原地区较多，风力资源相对比较丰富，在这样的条件下，风力发电技术的大量应用，能够进一步提升对风力资源的实际利用率，同时，还可以有效满足电力市场的供应需求。基于此，在新时期背景下的电力领域发展中，为保证电力供应效果可以达到理想水平，保证电力系统运行的整体安全性和实现节能环保的最终发展目标，需要大力发展并积极应用各种风力发电技术，通过这种健康发展方式，为电力行业和社会经济的未来发展提供必要的稳定保障。

参考文献：

[1]张真忠.新能源汽车机械结构的探讨研究——评《新能源汽车结构与原理》[J].有色金属：冶炼部分,2021,04(02):111-112.

[2]郭庆方,张红晨,田野.新能源和化石能源价格形成机制比较研究——基于技术创新视角的分析[J].价格理论与实践,2022,07(10):105-106.

[3]曾伟,熊俊杰,赵伟哲,等."双碳"目标下智慧社区新能源消纳的政策与技术研究[J].价格理论与实践,2022,02(04):126-127.

[4]胡人川,刘俊勇,刘友波,等.促进新能源外送的梯级水电-风电联盟备用效益均衡模型[J].电网与清洁能源,2023,39(02):119-120.