十四五背景下风力发电趋势研究

韩颖

摘要：风能作为一种清洁能源，为国家能源结构调整，经济变化和升级以及对环境和气候变化的响应做出了积极贡献。经过近30年的发展，风力涡轮机技术已经成熟，产业规模不断扩大，政策支持也逐渐下降。我国的风电产业已经通过大规模发电进入了高质量发电阶段。它将与传统的火力发电竞争。本文在十四五背景下研究了风电产业的现状，分析了影响产业发展的因素，并预测了产业发展趋势。

关键词：十四五;风力发电;发展趋势

一、我国风力发电现状

我国风力发电技术的发展仍然存在许多问题，例如变速恒频驱动技术，大型风力发电技术和变桨距控制技术等都未取得较大突破。 大规模风力发电机几乎全部依赖进口的低压穿越、高压穿越，阻尼控制等特性使电机不熟悉应用中的水和土壤，经常发生断线事故，弃风率比较高。我国当前的风电技术是建立在基础理论、状态检测、传感技术和集成化基础之上的。与发达国家相比，机械技术和其他领域仍然存在差距。应对这些挑战，仍然有必要创新和加强技术研发。此外，与国外相比，国产风力发电场的利用率较低，在某些国产机器中，运行期间出现主轴故障、电机故障、变速箱故障等的频率更高。风力发电的总体设计软件涡轮与我国类似，资源状况不一致，海上风电场的风电场选择技术和风资源测量分析技术均不及欧洲发达国家。

二、十四五我国风力发电的发展趋势

从发展理念上，“十四五”能源规划注重生态保护，重点考虑碳减排问题;从发展思路上，“十四五”则更加注重能源的质量提升;在时间维度上，“十四五”注重更长远发展。需要注意的是，“十四五”能源规划是开启能源高质量发展的第一个五年计划，不但要解决“十四五”期间能源如何清洁低碳、安全高效发展的问题，还要为2035年、2050年的长期发展找准方向;从产业空间来看，“十四五”将注重能源全产业链发展;而从发展实质上来看，“十四五”则将偏重生产关系调整。

继续开发高容量机组，同时扩大机组中单机的容量。增加风力涡轮机的单机容量可以降低操作的成本并增加操作的规模效应。为了适应大容量风力涡轮机，有必要设计直接驱动系统并使用先进的复合材料来延伸风力涡轮机叶片等，以实现单元结构设计的轻便、灵活和小型化。 2020年7月12日，在福建三峡集团福建省福清市兴化湾二期海上风力发电厂，中国首台10兆瓦海上风力发电机组成功并网发电。这是目前亚太地区最大的海上风力涡轮机，作为我国独立研发的世界第二大海上风力涡轮机，为我国海上风力发电创造了新纪录。

考虑到我国风力发电技术的问题，风力发电技术的未来发展趋势主要集中在双电源异步发电技术，直接驱动，功率转换技术，低压骑行技术。升级大型机组性能的主要组件，并加大对大容量直驱风力涡轮机的研究与开发。将智能控制技术引入设备操作中，例如研究改进的神经网络，最佳功率跟踪控制策略，以及将智能控制技术集成到整个机器设计中。通过风电技术的研发和创新应用，将确保风电系统和电网的稳定和安全运行。加快海上风力发电发展，海上风速大而稳定，海上风电场的年平均运行时间超过3000小时，年发电量比陆上发电量高50%以上，但中国的海上风电发电相对落后，主要是由于从以下四个方面来看：首先，中国企业没有海上风力发电的核心技术;其次，中国海上风力发电的运行和维护成本较高，金额较大，海上风电项目建设需要投入更多资金;第三，海上风电并网发电的机制还不完善，营管理应包括海事管理部门，渔业部门等协调管理机制不健全。

本文从风机技术、运行维护、项目开发方向提出以下预测。

（1）直驱风机的市场份额不断扩大。直接通过轮毂使发电机旋转的变速箱类型是直接驱动。通过节省投资，减少传输链损失和停机时间，降低维护成本并提高可靠性，直驅式风力涡轮机的市场份额将继续增长。

（2）智能风能技术飞速发展。智能风电场以数字化、信息化和标准化为基础，利用大数据、云平台和物联网技术，提高了风电场的智能识别，智能运维、智能控制和智能决策功能，减少了维护工作量、人员、运营和维护成本，并使风电场在其整个生命周期中获得最大的综合收益。

（3）风电竞争力将进一步增强。随着风轮直径的增加，使用风能的效率逐渐提高。随着单个机组容量增加，相同规模的风电场的投资将减少。通过智能控制进一步降低了运营和维护成本。技术的进步将促进设备价格的进一步降低，并且风力发电将比传统的化石能源更具竞争力。

（4）有效利用风能实现价值链的扩展。参与风能供暖，电力辅助服务，并取代燃煤燃气锅炉，以实现高效率的利用。风能制氢促进制氢工业的发展。集中生产后，风氢的生产可以实现长距离，灵活的运输和使用。

（5）风能和太阳能储能的多能互补将有助于风电产业的发展。储能可以解决风力发电的间歇性和可变性，提高与电网相关的性能，并减少风力发电的减少和配电。

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