風(fēng)電場中節(jié)能減排分析及節(jié)能研究

曹永強(qiáng)

【摘要】風(fēng)能資源是一種清潔、無污染的可再生能源，風(fēng)力發(fā)電是技術(shù)最成熟的新能源，風(fēng)能的廣泛利用可極大地減少一次能源的利用，從而降低一次能源開發(fā)而造成的污染物排放、毀壞植被、影響生態(tài)等環(huán)境問題。在如今全球環(huán)境保護(hù)問題越來越突出的情況下，充分利用可再生資源發(fā)電特別是風(fēng)能，不僅減少煙塵、SO2、溫室氣體、廢水等排放，降低生態(tài)影響等方面具有非常重要意義。

【關(guān)鍵詞】風(fēng)電場；節(jié)能減排；分析；節(jié)能

節(jié)能問題一直是我國發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)長遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針。風(fēng)電場作為一種清潔的可再生能源，其應(yīng)用就是對傳統(tǒng)能源的節(jié)約。我國具體國情和實(shí)際情況，綜合利用各種節(jié)能技術(shù)措施，趨利避害，選擇經(jīng)濟(jì)合理的節(jié)能方案，必定可以獲得顯著的節(jié)能效果。隨著人類社會的發(fā)展，對于能源的需求量日益增加，開發(fā)綠色可再生的清潔能源越來越受到人們的重視。然而石油、煤炭等自然資源的儲量畢竟有限，屬于不可再生資源，而且使用時(shí)會對自然環(huán)境造成很大的污染。風(fēng)力發(fā)電作為綠色可再生能源中技術(shù)最成熟、發(fā)展最快的新能源能源，不僅能夠幫助解決人類的能源需求問題，更加具有規(guī)模開發(fā)條件和商業(yè)開發(fā)價(jià)值，受到世界各國的重視。并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)是目前應(yīng)用的范圍非常廣泛的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，其技術(shù)水平的發(fā)展程度，對風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目的長遠(yuǎn)發(fā)展具有重要意義。

1、并網(wǎng)技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電中的作用

風(fēng)力發(fā)電是一項(xiàng)技術(shù)要求很高的綜合性工程，涉及了空氣動力學(xué)、電機(jī)學(xué)、自動控制等多個(gè)學(xué)科技術(shù)，運(yùn)用專屬的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，將空氣動力轉(zhuǎn)化為電磁性電流，通過機(jī)械手段實(shí)現(xiàn)了風(fēng)力向電力的轉(zhuǎn)變。風(fēng)能是一種可再生的、經(jīng)濟(jì)性的能源，對于緩解全球能源危機(jī)具有重要作用。

并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的主要就是指能夠和公共電網(wǎng)并聯(lián)實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電的技術(shù)，一般將整套的技術(shù)稱為并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。這套理論的研究對象包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的研制與運(yùn)行控制，將風(fēng)能向電能轉(zhuǎn)化的科學(xué)理論，以及具體的實(shí)施步驟。其工作原理是通過風(fēng)力吹動葉輪機(jī)上的葉輪片，使葉輪片發(fā)生轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)了風(fēng)能向機(jī)械動能的轉(zhuǎn)化，在葉輪轉(zhuǎn)動的時(shí)候會帶動發(fā)電機(jī)組運(yùn)行，這樣又將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)行發(fā)電，這就是風(fēng)力發(fā)電的基本原理。現(xiàn)在隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)也處于不斷更新?lián)Q代當(dāng)中，并網(wǎng)控制技術(shù)日趨成熟，很多的大型并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組被不斷研制出來。

2、常用的幾種并網(wǎng)發(fā)電方式

2.1 直接并網(wǎng)發(fā)電

直接并網(wǎng)發(fā)電需要發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)的相序要基本一致，如果異步發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度可以達(dá)到同步發(fā)電機(jī)的90%以上，那么在發(fā)電機(jī)中就可以現(xiàn)實(shí)自動的并網(wǎng)發(fā)電了。采用并網(wǎng)發(fā)電的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組都配備有測速設(shè)備，通過通信系統(tǒng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動并網(wǎng)。

2.2 降壓并網(wǎng)發(fā)電

降壓并網(wǎng)發(fā)電模式要求風(fēng)力發(fā)電機(jī)組同電網(wǎng)之間使用串聯(lián)的電阻、變壓器和電抗器。以來降低并網(wǎng)發(fā)電過程中，電流對機(jī)組設(shè)備的強(qiáng)大沖擊力，減緩電壓下降的速度。但是當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組處于正常的工作狀態(tài)下時(shí)，應(yīng)當(dāng)將相應(yīng)的電阻元件隔離，否則會加大電能損耗。

3、風(fēng)力并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)應(yīng)用過程中存在的問題

運(yùn)用并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)可以有效的提高風(fēng)力發(fā)電對電網(wǎng)的供電能力，但是同樣也應(yīng)該電力行業(yè)的市場競爭機(jī)制，因?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電常常要依靠有利的天氣，帶有一定的隨機(jī)性。所以在完成輔助供電之外，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功能范圍內(nèi)，還可以進(jìn)行電網(wǎng)中電壓調(diào)節(jié)、電線負(fù)荷監(jiān)控和頻率掌控等操作，提高機(jī)組的使用效率。并且需要更加全面的掌控好影響風(fēng)力發(fā)電的因素，進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)，保證風(fēng)力發(fā)電的質(zhì)量。另外，因?yàn)樵诓⒕W(wǎng)發(fā)電機(jī)組中設(shè)有很多個(gè)異步發(fā)電機(jī)，這容易對風(fēng)力發(fā)電廠的電壓參數(shù)構(gòu)成影響。由此會使異步發(fā)電機(jī)收到更多的無功功率，導(dǎo)致并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組的電容器組下降，這就要求電網(wǎng)發(fā)電后期還要進(jìn)行功率補(bǔ)償。

4、提高并網(wǎng)技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電中的作用性分析

4.1 促進(jìn)風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)電源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

首先，風(fēng)力發(fā)電的并網(wǎng)電源結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提高電網(wǎng)的抗干擾能力，應(yīng)該繼續(xù)鞏固水電和火電的電力供應(yīng)構(gòu)成比例，從目前的電能供應(yīng)情況看，火電與水電還是承擔(dān)著供應(yīng)社會用電的主要角色，在并網(wǎng)發(fā)電過程中，應(yīng)該給風(fēng)力發(fā)電一定的緩和空間，使風(fēng)力發(fā)電的相關(guān)配套設(shè)備、裝置電源的結(jié)構(gòu)得到逐步優(yōu)化。

其次，由于我國地域廣闊，地形復(fù)雜，風(fēng)力資源和水資源的分布并不均衡，那么在一些水資源匱乏的地區(qū)發(fā)展風(fēng)力發(fā)電自然是好的，但是在發(fā)展建設(shè)風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行過程中，必須建設(shè)有一定規(guī)模的火電廠，用以彌補(bǔ)風(fēng)力發(fā)電電源結(jié)構(gòu)的產(chǎn)能問題。尤其是在一些負(fù)荷峰谷參數(shù)很大的地區(qū)，倘若安裝的風(fēng)電并網(wǎng)機(jī)組裝機(jī)容量過大，那就一定要通過調(diào)峰手段使發(fā)電量和用電量處于合理的區(qū)間，保障電源的正常工作。

4.2 加強(qiáng)并網(wǎng)技術(shù)與最大風(fēng)能捕捉技術(shù)的研究

風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)主要包括風(fēng)電的并網(wǎng)技術(shù)和并網(wǎng)后的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速掌控問題。要想提高并網(wǎng)技術(shù)的可靠性和故障的克服能力，那就應(yīng)該加強(qiáng)對電網(wǎng)全功率轉(zhuǎn)換器的研究與控制。現(xiàn)在的并網(wǎng)技術(shù)中主要通過變槳距調(diào)節(jié)和發(fā)電機(jī)組功率轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)化調(diào)控來對最大風(fēng)能進(jìn)行捕捉追蹤。經(jīng)過研究我們發(fā)現(xiàn)利用控制發(fā)電機(jī)組的輸出功率來調(diào)控其電磁功率是一條經(jīng)濟(jì)、可靠的辦法，將會成為今后的并網(wǎng)技術(shù)最大風(fēng)能捕捉項(xiàng)目的發(fā)展趨勢。

5、結(jié)語

風(fēng)力發(fā)電作為可再生的清潔能源，對于彌補(bǔ)人類能源需求不足具有積極作用。風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了風(fēng)能向電能轉(zhuǎn)化，使風(fēng)電可以和火電與水電共同工作，滿足人們的生活用電需求。在今后的發(fā)展中，大容量的風(fēng)電機(jī)組將不斷出現(xiàn)，通過電場協(xié)調(diào)控制能力的增強(qiáng)，能夠推進(jìn)電網(wǎng)內(nèi)部的風(fēng)電容量增長，從而促進(jìn)電網(wǎng)內(nèi)部電壓和頻率的穩(wěn)定性，確保并網(wǎng)發(fā)電的可靠性。相信通過技術(shù)手段的持續(xù)更新，風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)在人類節(jié)能環(huán)保和能源開發(fā)的道路上將會發(fā)揮更大的作用。

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