风力发电设备技术现状与发展趋势

风力发电设备技术现状与发展趋势
摘要：近年来，在“双碳”目标与平价上网的双重刺激下，使用新能源成为
社会稳定发展的重要趋势。

与传统能源相比，风力发电具有较多优势，如建设周
期短、成本低和综合效益好，能够在提供能源的同时减少环境污染。

如何更好地
应用风力发电技术，不断提升风力发电的质量，是文章探讨的主要问题。

关键词：风力发电设备；技术现状；发展趋势
1我国风电发展状况
由于风电场的优点，可以有效地减少对大气的污染和能耗，而且由于其技术
已经比较完善，所以现在的风电场发展非常迅速，每年的发电能力都会超过20%。

截至2020年，中国拥有281GW的风力发电量，占美国的130%，超过了欧洲联盟
的总量。

随着国家对风能的持续投资，风能技术日趋完善，其发展潜力十分巨大。

2风力发电设备技术的主要装置
2.1发电机
发电机可以将风力发电装置传递的机械能转化为电能。

风力发电机包括水平
轴风力发电机和垂直轴风力发电机两类。

水平轴和垂直轴的区别在于风轮旋转轴
与气流的方向，如果风轮旋转轴与气流的方向是平行的，为水平轴；如果是竖直
方的，则为垂直轴。

垂直轴风力发电机的叶片和飞机的尾翼很像，可以保证其稳
定性。

风力发电机包括旋体、叶片、尾翼等部件，各个部件的合理配合运行能提
升发电的效率。

其中，风力发电机头部可以将叶片产生的机械能转化为电能，旋
体可以调整尾翼的方向，尾翼主要是针对风向进行调整，可以提升发电机的最大
风力。

2.2风轮装置
在实际使用中，风轮装置的来向气流会将自身的部分动能传递给相关的装置，进而使风轮转动起来，促进能量转换的传递。

风轮装置以风能为根本的驱动力来
驱动叶片旋转，保证有足够的转速进行发电，这是风轮装置的工作原理，也是整
个风力发电的关键环节。

风轮装置获得的能量除了可用作发电，还可以用作提水、制热和其他能量转换过程。

风轮装置由1个或几个叶片组装而成，轮毂是将其统一起来的部件。

风轮装
置的应用中要注意空气动力的问题。

风力发电机组的额定功率和风轮装置息息相关，在正常条件下，风力发电机组能够达到的最大输出功率取决于风轮装置的转
动情况。

风轮装置的直径应当根据风速和转动情况来设定，同时也要考虑额定功
率的适配问题，只有这样才可以获得较大的发电量和较低的发电成本。

2.3塔架
塔架是风力发电机组的承重构件，也是重要的支撑构件。

它能够使叶轮达到
一定高度，进而确保有足够大的风速来驱动叶轮的转动，保证风能能够转变为机
械能。

塔架主要有垳架、钢结构塔架、格构式钢结构塔架、圆筒式或者锥筒式钢
塔架、混凝土塔架、预应力混凝土混合塔架等模式。

在实际使用过程中，很多项
目都选择了预应力混凝土混合塔架，文章也以此为例进行分析。

预应力混凝土塔
架风力发电机单机容量大，塔架高度高、相对稳定、耐久性好，在抗疲劳等方面
也远远优于其他的模式，维修费用和造价是比较低，能够节约建设成本，在施工
现场也十分便于安装。

在具体的设计和安装过程中，需要考虑材料强度，也需要
结合预应力混凝土混合塔架进行计算载荷和风轮的相关数据，来保证其满足实际
需求。

在具体的数据方面，需要注意塔架高度、轮毂中心高度、塔底外径塔壁厚、塔顶外径、钢塔高度和预应力混凝塔高度等数值。

3风力发电技术的类型
3.1电子变化器控制技术
电子变化器作为风力发电的重要部件，在大规模风力发电系统中应用比较广泛，能够提升能源的转化效率和传输效率。

结合电子变化器控制技术，可以实现
无功率转换，在应用过程中也能够保证安全性、可靠性。

在应用PWM整流器的过
程中结合电子变化器控制技术，可以实现最大功率的输出。

在适量控制方式方面，选择合适的整流器，可以避免有功功率和无功功率之间的制约效应，进而满足用
户的实际需求。

3.2风轮控制技术
风轮控制技术在风力发电中的主要作用是确保发电系统的稳定性，主要是利
用信号反馈来掌握相关的功率信号，分析数据之间的关系并画出曲线图。

在实际
应用风轮控制技术时需要针对系统的最大功率和实际输出功率进行对比分析，获
得相关的差值并进行实际应用。

同时，需要针对风电机组的叶片角度进行调整，
提升整体的运行效果。

但是，在实际运行中，风轮控制技术投入成本较高，获取
最大功率曲线时也存在着一定的难度，需要技术人员进行深入研究，提升应用的
效率。

3.3无功补偿技术
无功补偿技术在风力发电中的应用主要体现在保障系统的稳定性方面。

在实
际运行过程中，如果电压比较高，电流也会比较高，导致谐波问题，破坏系统元件。

必须合理使用无功补偿技术，降低谐波问题出现频率，减小由此造成整体电
能效率较低的可能性。

应用无功补偿技术需要发挥电力变流器的作用，采取调整
电容压的方式对无功功率进行改善，或者采取三角形连接的方式，提升实际用电
可靠性和合理性。

4风力发电技术的应用策略
4.1加大技术研发力度
在风力发电技术发展中，需要加大风能技术的研发力度，提升风力发电效率。

在具体建设时，需要根据所在地区的实际情况来进行合理的建设。

例如，风力较
强时可以提升风能的密度，调整发电方式，确保风机的安全。

不同地区需要选择
合适的风机，例如，在风密度较高时可以进行风机的永久安装，可以选择新型风
机机体结构，减少投资成本。

在风力较弱的地方，可以加大发动机的功率，实现
大量风能的储存并进行有效的应用。

需要进行技术创新及研发，并根据各地区的
发电环境来最大限度地提升风能的利用效率。

4.2优化资源分布
针对陆地风力发电建设相对集中的问题，需要结合城市的发展需求及各地区
风力资源分布情况进行深入研究。

例如，结合各地区风力资源分布不均匀的情况，针对风力发电系统进行优化，提升经济效益；结合不同的风场来确定相应的计划
方案，提升发电性能，并确保电能的远距离传输。

需要针对城市发展的需求来合
理分布风力发电机，针对各地区风场进行测试之后改造发电机组。

4.3提升系统安全性
强化风力发电技术的安全管理可以提升系统的稳定性，新时期能源企业需要
不断突破技术壁垒，结合自主知识产权专利技术来解决风力发电运行中存在的安
全隐患。

结合智能技术、大数据技术来提升风机的安全性能，并结合智慧新型产
品提升风力发电的可靠性及运行效率。

5风力发电技术的应用前景
5.1风力发电机组
新时期，风力发电机组中单机容量会不断增大，叶片技术也会逐步改进，系
统设计会不断得到创新，机组效率也会逐提高。

针对叶片技术进行改进可以提升
风力发电技术应用水平。

5.2发电方式
一方面，需要开发新型的风力发电机，确保其操作性强、效率提升，在降低
体积的基础上有效控制成本。

例如，高压同步发电技术的改进是新时期新型风力
发电机发展的重要趋势。

另一方面，对海上风力发电项目进行优化，提高风力发
电的应用，可以提升电力储备及供应的水平，优化风力发电效率。

各地区需要从
发展的角度出发，针对风能系统进行优化，海洋中的风能相对丰富，需要针对海
洋资源进行有效利用，同时减少陆地资源的使用。

6结语
在我国经济发展中，风力发电是非常重要的技术。

新时期，随着信息技术的
不断发展，各个行业的生产模式发生了变化。

在绿色环保理念下，风电设备得到
了发展，其具有清洁性高、可持续强的特点。

针对风力发电技术进行升级及优化，提升风力发电技术水平及效率，可以解决当前的能源短缺问题。

充分发挥风力发
电技术的优势，提升发电效率、保护环境、节约成本，能够确保电力企业的长久
稳定发展。

参考文献
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