風力發電及風電并網技術現狀與展望

孫 婧（1.長春工業大學，吉林 長春 130012；2.龍源（興安盟）風力發電有限公司，內蒙古 興安盟 137400）

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風力發電及風電并網技術現狀與展望

孫 婧1，2
（1.長春工業大學，吉林 長春 130012；2.龍源（興安盟）風力發電有限公司，內蒙古 興安盟 137400）

摘 要：風力發電是一種綠色環保的可再生發電方式，世界上每個國家對風力發電都非常重視。尤其是我國這樣風能資源豐富的國家，必須大力開展風力發電技術研究，減少對暢通煤炭發電的依賴，目前我國風力發電技術正在逐步提高，但是同發達國家相比依然有很大的差距。以下本文將對當前我國風電力發電技術的現狀做出分析探討和展望，希望給大家一些有益的參考。

關鍵詞：風電并網；控制技術；現狀

1　目前風力發電現狀

（1）世界風電發展現狀主要可以從幾個國家分析。首先講美國，美國的風能裝機一直不斷增加，2003年美國新增風電裝機容量1687MW，其后風力發電裝置數量也在一直穩步增加，同時風電占據國家電力比例的部分也很高，當然美國的風力發電技術也面臨著一些問題。其次是丹麥，丹麥是利用風力發電技術應用最早的國家之一，同時他也是世界上使用風電比例最高國家，風電產業是國民經濟主要產業，大約有一半風力發電都是丹麥。然后說一下德國，德國也是世界上風力發電規模最大的國家，風電機制造能力和制造水平也非常之高，因此國內安裝的設備都是本國制造。最后，根據美國風能協會等相關協會統計發現風力發電技術最發達國家就是美國、德國和西班牙。（2）中國風電發展方面也是利用風能最早的國家，可以開發利用的風能資源次于蘇聯和美國，是排在世界第三水平，我國風力發電大多都是起源于政府對于風力發電重視程度，裝機容量不斷增加，根據統計臺灣省累計風機組就有1850臺，有59個風電場，現在國家對外發展MW級風機，制造風機最大容量是600kW，目前我國的計劃是要在2015年時達到風力發電總量達到7GW。

2　風電發展趨勢展望

（1）風力發電歷經幾十年的發展，技術日趨成熟，裝機量不斷增加，單機容量也大幅度提升。上世紀八十年代單機容量普遍在55kW，至2003年上半年安裝的臺風機總功率是853MW，平均每臺額定功率是1558kW。另外風力發電技術成熟后也進入了商業運轉階段，變漿調節方式也不斷取代了失速功率調節方式，同時風力發電機器也存在很多缺陷問題，在風速超過有一定額定值時候，發電功率會下降，要采用調節方式進行一定克服缺陷問題。（2）另一個發展就是變速恒頻方式迅速取代了恒速方式，使得風力機葉尖速度達到最佳效果，從而最大限度利用風能進行風力機運行效率提高。同時運行可靠性也不斷提高，風電機組的年利用率不斷提高了95%，風力發電已經是相當可靠的發電方式，采用計算機技術和檢測自動控制技術以后確保風機運行可以實現全自動化運行，另外傳感技術的應用可以讓風機通過傳感器采集風速、風向等風力信息，然后反饋給計算機進行調整，促使風機適應風力變化，確保風機正常運行。（3）我國從20世紀70年代就一直研制大型風電機組，已經基本掌握了風電機組制造技術，近幾年也已經有了很好發展，裝機市場份額也不斷得到一定增長。

3　目前我國風力發電存在問題

我國幅員遼闊，地形迥異，風能儲備也是異常豐富，例如我國內蒙古地區的風電若完全開發其產出能源完全可以媲美三峽水電容量。但是由于技術落后，我國同國際上相比，尤其同美國的風電技術相比還比較落后，總容量卻是美國20年前裝機容量，和風能資源電力裝機融來那個相比，遠遠地域印度國家，整體上我國風能資源還非常落后，所以有很多問題制約我國風電裝機容量問題，大致可以分為幾個方面：（1）首先是政策問題，目前我國缺乏對可再生能源開發的有力的政策支持，包括科研資金投入和減少對環保企業稅收和政策手續等，同時也缺乏相應的支持可再生能源發展的法規法律。（2）其次就是技術問題。風能資源發電同煤炭發電不一樣，因為風能發電資源不確定性較大，這就會導致風電機組輸出功率波動，繼而影響電能質量，因此，我們說電壓波動和閃變都是風力發電對于電網質量主要不良影響因素問題。（3）風力發電引起的電壓波動和閃變采用靜止裝置都不斷減小，由于風資源不確定性，導致風電機單機容量增加，所以風力發電就引起了電壓波動閃變需要進一步提高。（4）電力系統保護配置和整定計算都沒有考慮到風電場影響問題，只是簡單的將風電場做為一個負荷，當大規模風電場接入到系統后，電網就會發生故障問題，導致發電機組短路，這時候就需要系統能夠很好保護配置和整定風電場影響問題，也就是實際運行會導致很多誤動問題。（5）風電場對于系統繼電保護也會產生很大影響問題，在進行系統繼電保護配置和整定時候，要及時對于風電場的短路電流進行一定合理安排工作。如果保護動作很快就必須要能夠考慮到風電短路電流影響問題，對于配置和整定也要能夠按雙電源問題，必要時候還要進行一定加裝保護工作。

4　風力發電的展望

國家制定了一系列技術標準，對于電網進行監控，多數電網都被納入調度控制體系，同時也大規模進行電網接入工作，不斷提高對于火力電機組的能力和控制問題，建立了很多設施建設。隨著風電場持續增多，大規模風電也都集中接入電網，不斷提高了可控性和增強了常規火電機組能力，主要措施可以分為幾個方面：

（1）首先集中控制平臺搭建，有效單一風場的隨機性，形成了規模上和外部常規電廠電源，靈活的響應了電網調度，達到最大幅度電源利用效率，同時對于內部協調進行控制，進行了一定無功補償設備，實現風電內部控制，使得運行不斷優化和安全；（2）另外不斷對于風電出力特性進行工作，對于風電機組和風電場群出力特性進行控制理論研究，從模型上考慮時間尺度資源問題和機組慣性問題，合理降低極端條件模型誤差問題；（3）還有就是檢測網絡和風功率預測問題，風資源和風電場的檢測網絡和功率都是需要集中控制的基礎工作，風電發達國家都建設全國性的測風網絡，評估風能資源，以提高風電預測精度；（4）最后我們還要考慮到電力實時傳輸的要求，因此我們有必要擴大風電基地建設的區域，還需要建立非常合理的布局檢測風資源網絡氣象數據，因為風功率預測系統研究都可以取得一定成果，同時也會受到天氣預報影響。

結語

隨著技術的不斷發展，應該說風力發電技術已經得到了長遠的發展，風電接入電網的比例也日益提高，這對減少煤炭發電污染和降低發經濟成本環境成本都大有裨益，當然我們也需要看到我國的風力發電技術和風電并網技術同發達國家的一些差距，要不斷大力投入力度，加快研究、設計和生產步伐問題，促進風電事業快速發展進步。

參考文獻

[1]陳惠粉，喬穎，魯宗相，閔勇，風電場群的無功電壓協調控制策略[J].電力系統自動化，2010（18）.

中圖分類號：TM614

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