基于新能源發電風力發電技術的探討

張偉科

摘要：風能是一種清潔穩定的新能源。隨著環境污染和溫室氣體排放的日益嚴重，風電被公認為是有效緩解氣候變化、提高能源安全、促進低碳經濟增長的全球性解決方案。受到機構和公司的高度關注。另外，風力發電以其相對成熟的風力發電技術、較高的成本效益和資源利用率，成為近年來世界上發展最快的能源之一。中國未來的風電產業將會增加風電網的實力，實現風電發展的規范化，加大對政策資金的支持力度，盡快完善風電標準。相信通過這些努力，中國的風電產業將在未來取得更大的發展。

關鍵詞：風力發電；新能源；特點

引言

能源與環境已經成為影響社會發展的重要問題。新能源比常規能源在環境保護，節能減排方面更具有優勢，而新能源發電技術具有廣闊的發展空間。

1 風能的優點

與傳統能源相比，風能不能成為完全獨立和主要的能源。風能取之不盡，用之不竭。它可以無限期地為人類服務。風能的利用簡單方便。我們知道，當大部分能源被利用時，需要一系列復雜的過程。此外，使用中所需的設備和裝置的結構更復雜，精確且昂貴。風能的使用非常簡單。它可以立即使用而不會污染環境。由于風能的這些優點，許多國家使用風能發電。風能具有一定的動能。運行經驗表明，只要風速達到3米/秒，發電就可以開始。眾所周知，風力發電過程是通過風力渦輪機將風能轉換為機械能，驅動發電機發電。在發電過程中，它由電力電子，調頻器，調速器和其他相關控制單元組成。為更好推動我國風電發展，國家發改委于 2008 年提出了按照“建設大基地、融入大電網”的要求，規劃建設八個千萬千瓦級風電基地的發展目標。八個千萬千瓦級風電基地分別位于甘肅酒泉、新疆哈密、河北、吉林、內蒙古東部、內蒙古西部、江蘇、山東等風能資源豐富的地區。根據規劃，到 2020 年，在配套電網建成的前提下，各風電基地具備總裝機 1.4 億 kW 的潛力。

2 風力發電技術

風能資源主要包括陸地資源與近海離岸資源兩部分。風力發電是當今非水可再生能源發電中技術最成熟、最具有大規模開發條件和商業化前景的發電方式，也是目前新能源發展的重點方向。中國幅員遼闊，海岸線長，陸地面積約960萬平方公里，海岸線（包括島嶼）約3.2萬公里。它擁有豐富的風能資源和巨大的風能開發潛力。根據中國氣象局2014年發布的最新評估，中國土地70米高、150瓦/平方米的風力發電密度為72億千瓦，風力發電密度在200瓦/平方米以上，風能技術可開發50億千瓦。

2.1發展現狀

根據全球風能委員會的統計，從2001年到2016年，中國風力發電裝機容量實現了49.53%的復合年增長率。到2010年底，中國風力發電裝機容量已達到44733兆瓦，超過美國，成為世界上最大的風力發電大國。安裝的國家。2011年，中國新裝機容量和累計風電裝機容量仍居世界第一位。2012年，中國風力發電裝機容量為12960兆瓦（居世界第二位），累計裝機容量為75324兆瓦（居世界第一）。2013年至2016年，中國新增風電裝機容量和累計裝機容量居世界首位。為了實現國家節能減排的目標，中國將繼續大力推進清潔能源的高效利用，大力發展新能源和可再生能源。風電無疑是風力發電的重要發展方向之一，未來風電行業將保持較高的增長趨勢。

2.2 對電力系統的影響

眾所周知，風力發電機由風驅動。風的隨機波動和間歇性決定了風力發電機的功率輸出也是波動和間歇的。因此，大規模的風電場接入會帶來波動的電力，這將增加電網的負擔，影響電網的供電質量和穩定性。

（1）對電能質量的影響。由氣流運動引起的風速波動周期通常為幾秒到幾分鐘。這種短時間的風速波動和風力渦輪機本身的運行特性可能會影響電網的電能質量。首先，它會對頻率產生影響：風力發電中有功功率的波動會引起電磁波動。由于發電機轉子的慣性，調節系統難以跟上電磁功率的瞬時變化，導致功率不平衡，這將改變發電機的速度和系統的頻率。另外，風電對電壓也有影響：并網風電機輸出功率波動導致電壓波動，輸出功率頻率范圍在電壓閃變（25Hz）范圍內，因此會造成電壓閃爍，最后產生諧波電壓和諧波電流。

（2）對電網穩定性的影響。對于較弱的電網，風電的波動將導致瞬時電壓驟降和風力渦輪機的頻繁停頓或誤動。在故障清除后，發電機的磁化和滑差率的增加將消耗大量的無功功率，導致電壓恢復的困難。

（3）對調頻和調峰能力的影響。由氣流的長期和季節性運動引起的風速波動周期通常為幾小時，甚至幾天和幾個月。這種長周期風速波動將增加現有電網中調頻和調峰的負荷。負荷曲線波谷期通常對應于風電輸出的峰值期。風電場的并網發電擴大了電網等效負荷的峰谷差，大大增加了調頻負荷和電網峰值調節。

3 風電與儲能設備并網可行性分析

風電有不確定性。在一定時間段內，風電產生的電力可能大于電網的負荷電力，而在另一個時期，風電產生的電力可能小于負荷電力。在這兩個時期，風電產生的總功率可能足以滿足負荷需求。隨著科學技術的發展，儲能技術日趨成熟，產能規模逐步擴大。將儲能設備并入與風電相連的電力系統，可以有效克服風電不確定性的影響，提高供電的安全性和可靠性。儲能設備可以起到調峰和調頻的作用，使機組輸出平穩。因此，利用風能資源進行發電可以減少傳統發電機的輸出，節省能源和發電成本，并保持環境；另一方面，由于其較大的隨機性和波動性，也會給電力系統的安全可靠運行帶來風險。

4 結語

因風電場的出力具有不確定性，在含風電場的電力系統中，將風電場的出力按照負荷來處理的方法雖然一定程度上解決了風電場的處理方法，然而對風電場出力隨機性顧及不足。因此，相關學者采用不同的科學數理方法來對風電場進行討論分析，本文對新能源風力發電有一定參考意義。

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（作者單位：中國華電科工集團有限公司）