风力发电获得延伸的基础——储能的兴起 - 电力电子展

在双碳的背景下，储能迎来了爆发式的增长，储能的发展使得风力发电得到了更好的延伸，风力发电因为不稳定不可控的原因，使得其产生的电能不能高效的得到应用，所以风力发电在经历了快速增长之后也进入了缓慢发展期，但是储能的发展，使得风力发电又迎来了新一轮的发展。

风力发电是指利用风力发电机组直接将风能转化为电能的发电方式。作为新能源的一种，风力发电对于解决与传统能源相关的环境和社会问题是一个有效可行的方法。

据估测，全球可利用的风能资源约为20000CW，约是全球可利用水力资源的 10倍，只要利用1%的风能能量，就可产生世界现有发电总量的8%~9%。风力发电由于环保清洁施工周期短等特点，受到全世界各国的广泛重视和大力推广。

2000年以来，全球风电产业呈现出规模化发展和快速发展的趋势。

据全球风能协会(Gobal Wind Energy CouncilGWEC)的统计，2016 年全球风电累计和新增装机容量分别为486.7GW和54.6GW，我国风电装机容量出现了大规模、爆发式增长浪潮。根据CWEC的统计数据，从近几年全球风电累计装机容量的分布看，全球风电市场主要集中在亚洲、北美和欧洲，主要包括我国、美国、德国、印度和西班牙。2017年，全国新增装机容量 15GW，累计装机容量达到184GW，截至2022年12月底，全国风电装机容量约3.7亿千瓦，同比增长11.2%，2022年全国风电产量7626.7 亿千瓦时，比上年增长16.2 %。然而，与常规能源发电相比，风电的份额增长空间还很大。

从全球风电发展总趋势分析，风力发电将从陆地向海上发展和延伸，并呈现大容量、分散式发展趋势。就风力发电技术而言，随着单机容量的持续增加，风电机组设计、制造及控制技术也产生了巨大革新。风电机组从失速调节发展到变桨距调节，从定速运行发展到变速运行，从齿轮箱传动发展到无齿轮箱直驱技术等。随着风力发电技术的不断创新和发展，风电机组的风能利用率不断提高，发电效率不断增加，发电成本显著降低，经过近 10年的快速发展，风力发电已成为发电成本最接近火电成本的新能源。

随着国家政策的颁布，清洁能源发电已经成为主流，为了让清洁能源发电有更加长足的发展，国家在一些政策指引的基础上，对风力发电相关企业给与了资金的补贴，下面就是国家对于风力发电的补贴。

2021年11月16日，财政部中央预算公共平台官网发布“关于提前下达2022年可再生能源电价附加补助地方资金预算的通知”。通知显示，本次下达总计新能源补贴资金38.7亿元。其中，风电15.5亿元。

风力发电的原理是利用风力带动风力机旋转，旋转的风力机通过传动装置和控制系统驱动发电机发电，从而实现风能转化为电能。风力发电主要由风力机、传动装置、发电机、控制系统等部分组成。

风力发电系统根据是否并入电网可以分为并网型风力发电系统和离网型风力发电系统，为使离网型风力发电机组能提供稳定的电力，一般可以配备储能单元；当风电机组并网运行时，要求其输出频率与电网频率保持一致，因此，并网型风力发电系统可以分为恒速恒频风力发电系统和变速恒频风力发电系统两类，简要介绍如下。

1恒速恒频风力发电系统

恒速恒频风力发电系统是指在风电机组运行过程中，能保持发电机转速恒定并输出与电网频率一致的恒频电能的风力发电系统。恒速恒频风力发电系统是大型风电发展初期的主流装机类型。主要采用同步发电机或笼型感应发电机，而风力机主要有定桨距失速型风力机和变奖距风力机两类。恒速恒频风力发电系统的主要优点是结构简单、造价较低、可靠性高、并网容易。然而恒速恒频风力发电系统也存在很多缺点：风能利用率低、需额外补偿无功、供电稳定性不足、机械性损坏比较严重等问题。

因此，随着大规模风电并网技术的发展，恒速恒频风力发电系统已被变速恒频风力发电系统所取代而退出了主流市场。

2.变速恒频风力发电系统

变速恒频风力发电系统是指在风电机组运行过程中，能控制发电机的转速随风速而变化并输出与电网频率一致的恒频电能的风力发电系统。变速恒频风力发电系统已成为风电装机的主流机种，这类风电系统通过发电机的变速恒频控制实现风力机的最大风能捕获，以提高系统的效率及发电量，并且由于其可实现动态无功调节和故障穿越，因此具有较好的电网适应性。

风电的优势在于：能力每增加一倍，成本就下降15%，近几年世界风电增长一直保持在30%以上。随着中国风电装机的国产化和发电的规模化，风电成本可望再降。因此风电开始成为越来越多投资者的逐金之地。

在低碳、环境保护的大环境下，我国清洁能源的长期发展目标是十分清晰的。其中，风力发电作为一种具有巨大资源潜力和技术成熟的可再生能源，正日益得到人们的关注。按照国家规划，未来15年，全国风力发电装机容量将达到2000万至3000万千瓦。以每千瓦装机容量设备投资7000元计算，根据《风能世界》杂志发布，未来风电设备市场将高达1400亿元至2100亿元。因此，风力发电在今后必然是一条具有较高发展潜力的长远发展主线。另外储能的快速发展，也会继续带动风力发电的发展。