風力發(fā)電的優(yōu)勢及面臨的問題

【摘要】本文主要討論風力發(fā)電于其他可再生能源相比的優(yōu)勢，以及隨著風力發(fā)電負荷的增加，兆瓦級風力發(fā)電機組面臨的材料性能問題，控制問題以及影響風力發(fā)電最嚴重的并網(wǎng)問題。

【關(guān)鍵詞】風力發(fā)電清潔能源兆瓦級機組機組并網(wǎng)

能源是經(jīng)濟發(fā)展的原動力，近年來，隨著全球環(huán)境污染問題的加重和化石能源的日益枯竭，尋找和利用可再生能源以代替一次能源已成為迫在眉睫的問題。在目前所發(fā)現(xiàn)的可再生能源發(fā)電中，風力發(fā)電是目前應用技術(shù)最成熟、發(fā)電效率最高的可再生能源之一，也是最具開發(fā)潛力的能源之一。

一、風力發(fā)電的優(yōu)勢

1、全球有著豐富的風能資源。風的產(chǎn)生是由于大氣受到不均勻的太陽輻射引起的冷熱空氣對流，也可以說是太陽能的另外一種形式，風能是自然界的產(chǎn)物，不需要任何額外的加工，是拿來就可以用資源。2、風能是可再生能源。風能是自然界的產(chǎn)物，不需要消耗其他資源開發(fā)、不需要任何額外的加工、不污染環(huán)境、拿來就可以使用的可再生資源。與火力發(fā)電相比，有著顯著優(yōu)點，包括其無污染性和可再生性等。3、風力發(fā)電技術(shù)目前已經(jīng)趨于成熟。風力發(fā)電機組已可以批量化生產(chǎn)，尤其在德國、丹麥等風力發(fā)電技術(shù)發(fā)展和應用比較成熟的國家，2MW和5MW這樣的高容量的機組已投入運行，相比之下，可見我國風力發(fā)電還有很大的發(fā)展空間。4、風力發(fā)電建造周期短，總體成本低，占地面積小，單位面積發(fā)電量較火力發(fā)電大得多，并且可以靈活建造于各種環(huán)境下，不受地形限制。隨著遠程控制的發(fā)展，可以實現(xiàn)遠程控制。

二、風力發(fā)電面臨的問題

2.1兆瓦級機組的控制問題

風力發(fā)電機組按照其輸出功率的大小可以分為微型（1KW以下）、小型（1～10KW）、中型（10～100KW）和大型（100KW以上），1000KW以上的稱為MW級。

最早兆瓦級的風力發(fā)電機組是由美國和歐洲開發(fā)研制的，后來經(jīng)過丹麥、荷蘭、德國、瑞典、意大利等國家的發(fā)展，兆瓦級機組已經(jīng)商品化生產(chǎn)，目前我國也加大力度著手研究兆瓦級機組的制造、運行和維護等。大型的兆瓦級機組的投入會帶來新的技術(shù)性問題，首先，風機葉片長度的增加，會使得葉片旋轉(zhuǎn)式產(chǎn)生圓周方向和軸線方向上的振動，甚至會導致葉片損壞，這就對葉片材料方面有了更高的要求，另外，風機的動態(tài)性能需要更好的控制，為達到準確控制的目的，可以從以下兩個方面做起：一方面，檢測裝置能夠根據(jù)作用在風機葉片上的風力大小和風機葉片的扭轉(zhuǎn)程度準確測量出作用在風輪上的負荷，作為控制的依據(jù).另一方面，需要準確把握風機結(jié)構(gòu)性能。對于這方面，國外已經(jīng)有成型的相關(guān)軟件，但是面對新問題，還需改進。

就機組的控制技術(shù)而言，風力發(fā)電機的機組控制和一般的機組控制有所區(qū)別，它是一個綜合性的控制系統(tǒng)，尤其在風力發(fā)電機組發(fā)展到變槳距變速控制后，風力發(fā)電機組所要控制的系統(tǒng)由原來本已很復雜的控制系統(tǒng)增加了轉(zhuǎn)速和功率控制，來保證機組的安全可靠高效運行。由于機組這個整體的系統(tǒng)是一個非線性系統(tǒng)，而目前所采用的大多是線性控制器，這就導致控制的不準確。但是進入二十一世紀后，人們逐漸將模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制理論應用到真實的控制系統(tǒng)中，這種控制系統(tǒng)實際上是黑箱模型，雖然真實的內(nèi)部機理并不清楚，也無法得到一個確切的傳遞函數(shù)，但是控制算法可以通過以往機組運行的測量數(shù)據(jù)進行學習，也就是說用大量的數(shù)據(jù)訓練模型，最終得到一個近似程度可以滿足工藝要求的模型已達到風機的在線最優(yōu)控制。

2.2風力發(fā)電機組的并網(wǎng)問題

風電雖然有很多優(yōu)點，但也不乏一些弊端，在這其中影響風電發(fā)張速度最嚴重的是風電的并網(wǎng)問題。風是自然的產(chǎn)物，熵很大（即其無規(guī)律性很強），那么由風力帶來的電能也是一樣很不穩(wěn)定，對電網(wǎng)的沖擊很大，它不像火電或者核電每時每刻都可以提供一個穩(wěn)定的輸出功率，另外，更嚴重的是當電網(wǎng)負荷低時，如果發(fā)電功率高，則多余的電能因無法存儲而直接導入地下，或者由電網(wǎng)被迫提高自身負荷（如加大電阻等），最終造成極大的浪費。電網(wǎng)的波動會對整個供電區(qū)域電網(wǎng)調(diào)度造成很大的壓力，也危害了電網(wǎng)的安全。另一方面，用戶所用的電能是有質(zhì)量要求的，當電能質(zhì)量不符合用戶用電設(shè)備的要求時可能產(chǎn)生很多不安全隱患，正是由于電能質(zhì)量要求不斷提高，國家正投入大量資金研究職能電網(wǎng)，在智能電網(wǎng)的新趨勢下，電能單價將會根據(jù)電能質(zhì)量等級而定，而電能質(zhì)量等級的評價標準將會是電壓相對標準電壓的偏差大小和供電頻率相對標準供電頻率的偏差大小。

參考文獻

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