新能源发电中风力发电技术分析

新能源发电中风力发电技术分析

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摘要：近些年来，我国对电能的需求呈现井喷式增长，风力发电技术也在不断创新提升。随着科学技术水平的提高，人们对于风能的利用也越来越广泛，风力发电已经被广泛应用到各个领域。在可再生能源领域，风力发电是一项技术最为成熟、开发规模最为庞大的发电技术之一。在未来一段时间内，风力发电仍将处于主导地位，并逐渐取代火电、水电等传统的电力资源。相较于火力发电和水力发电，风力发电以其更高效、更环保的特点，已成为新能源发电研究中备受关注的重要议题。目前在国内一些地区已经开始应用高空风力发电技术，但由于相关的理论研究较少，因此还存在着许多问题有待解决。

关键词：新能源；电力能源；风力发电技术

前言

随着经济水平的不断攀升，社会的整体能源消耗也在不断攀升。当前我国正处于工业化与城镇化加速推进阶段，能源需求日益增加，但目前国内可供开发利用资源相对匮乏，尤其是煤炭资源和石油等不可再生能源。在新时代的背景下，如何缓解能源短缺、提高新能源的利用效率以及减少自然资源的消耗，已成为社会发展所面临的主要挑战。

1探究高空风力发电技术的未来发展前景

中国所拥有的高空风能资源储量在全球范围内居于顶尖地位。据悉，当我国风能资源利用率高达60%时，其所产生的电能足以满足全国用户当前的用电需求。因此，我国将发展更大规模的风力发电产业以缓解电力紧张局面，同时也能有效利用清洁能源和保护生态环境。相较于地面风，高空风的风速更为强劲，且其密度通常高出地面风能密度的数十至数百倍。因此，利用空中风力发电可以大大节约化石能源和减少二氧化碳排放。标准空气密度为1.225kg/m2,海拔高度每升高1000m,空气密度约降低10%。因此，随着人类活动范围的不断扩展和对自然资源开发程度的日益加深，大气中的污染物也随之增加，从而使空气变得越来越混浊，导致了高空风的增多。超过1000米高，尤其是6000～12000m高的地方风功率密度可达10k W/m2。因此，对于利用高空风力进行发电，可以有效地提高风能利用效率。美国国家环境预报中心（NCEP）的数据资料表明：在6000m高空中，我国大部分地区的风能密度均值超过5kW/m2,是目前低空风力资源的平均风能密度的20倍以上。随着我国经济发展和人民生活水平提高，对电力的需求也越来越大，因此利用高空风场开发风电项目已经成为一种趋势。高空风力发电之所以备受青睐，是因为其具备多方面的优越特性。该机组的单台功率可达50MW，而采用集中发电方式则可获得更高的功率输出稳定性和可调性。与地面上的火力发电厂相比，由于没有污染排放问题，可以长期运行。传统的风力发电年利用小时数仅约为3000小时，相比之下，高空风力发电的利用小时数高达6000小时，因此其发电时间更长，单位功率造价成本也更低。

2新能源发电关键技术

2.1新能源技术的基本架构

分布式是新能源开采技术的基石，其最显著的特征在于对新能源的分配和利用。首要的是，电力产出规模微不足道。因此，需要大量基础设施来保证电力供给。它与用户保持着一定的距离。由于没有用户接入电网，所以可以在不影响供电质量的情况下，通过电能转换将能量输送到用户附近的任何地方。第三，新能源是一种可再生的、对环境友好的能源，与传统能源不同，它具有更高的可持续性。

2.2自动调节无功电压的技术

在实际的应用场景中，无功电压的自动控制技术由两个至关重要的构成要素所组成。其一就是无功电压自动控制子系统。首先，无功电压自动控制子系统是一种独立的功能单元，可在监控系统中集成，其主要职责是对风电场内产生的无功电压进行详尽监测，并通过通信系统有效传递无功电压调节指令。通过该系统对风电场内部各风机之间的功率分配以及有功损耗情况进行实时分析，以此来为整个风电机组提供合理的调整策略和控制策略。该系统可通过人工操作对子系统的实际运行和控制状态进行相应设置，同时，风电场内的其他相关控制设备也可采用人工设置的模式来完成相应的解锁和闭锁工作。同时，子系统还能够通过对风机和负荷进行实时监控，从而及时掌握电网运行情况。子系统还具备自动调节无功补偿和风电机组工作的能力，以确保无功功率得到有效的补偿。

2.3发电机放置于地面的技术路径（非伞形结构）

目前，国际主流的高空风能发电技术多采用将发电机安置于地面的系留风筝型技术路线，以克服发电机在空中运行时功率等级较低的限制。尽管非伞梯型结构的升空高度受到限制，但其空中系统运行轨迹的稳定性问题以及空中系统控制技术的瓶颈仍然是一个具有挑战性的难题。为此，我国提出了一种基于塔架式伞状风力发电机技术思路，通过利用塔架上安装的伞状风力机将空气产生的动能转化为电能进行输出。目前，该技术路线所使用的发电设备功率等级仍处于百千瓦级水平，未达到更高水平。

2.4采用电子变化器控制技术，以实现高效的系统性能

从研究风力发电技术的角度来看，电力电子变换器的控制器是该技术应用中至关重要的组成部分。因此，为了保证风力发电机能够发挥出应有的作用，就必须要重视起控制器的使用问题。在风力发电技术的应用中，控制器扮演着至关重要的角色，因为它能够对技术的应用效果产生深远的影响。风力发电技术具有广泛的应用范围，因此需要合理运用电子变换器控制技术，以实现对风能的高效转化，从而在将风能转化为电能后，以高效的方式实现对电能的传输。所以，为了保证风力发电设备的安全稳定运作，就必须要将相关的技术和方法加以完善。通过巧妙地应用电子变化器控制技术，可实现无功功率运行，从而提高风力发电的可靠性。因此，在今后的工作当中，要加强对相关知识内容的了解以及掌握，并结合自身情况，制定出更为完善的控制策略，从而保证其具有良好的稳定性。PWM整流器（一种模拟控制方式，脉冲宽度调制）的科学合理应用，可实现对电力系统最大功率的科学有效控制。因此，在选择整流器时，必须严格遵循矢量控制的原则，以确保整流器能够克服有功和无功功率方面的障碍，并使无功功率的运行与实际运行需求相符。在PWM整流器的应用中，通过优化直流环节的设置，可以最大化有功功率传输量，从而实现对风电系统无功功率和有功功率的有效调整，进而提升风电系统的整体运行效率。

结束语

在新时代的背景下，风能作为一种重要的新能源代表，引起了社会各界广泛的关注，尤其是在合理利用方面。尤其是在一些偏远地区，风力资源具有较大开发潜力。随着科技研发和应用的不断升级，风力发电技术得到了迅猛的发展，并在一些偏远地区取得了显著的社会效益。与此同时，其也面临着一些现实难题亟待解决。随着社会和时代的演进，风电技术的深入研究仍需克服多重限制，以促进我国新能源事业的可持续发展。

参考文献

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