風電新能源發展與并網技術分析與評價探索

楊立業

【摘 要】本文簡要概述了風電新能源發展特點：風電場位置偏遠、穩定性差，風能能量儲存容量不足、密度小，風輪機效率低下，電網無法調度;敘述了風電新能源并網技術：預測風力發電功率、無功補償方式;評價了風電給電網帶來的影響：質量影響、調度與規劃影響、系統穩定性。

【關鍵詞】風電新能源;并網技術;無功補償方式

引言

風力發電已然成為新能源戰略中的重要部署，風電新能源產業的發展前景較好，具有良好的發展空間，伴隨而來的經濟收益相當可觀。風電新能源并網技術的創新發展，有利于促進裝機國產化、發電規模化、成本降低化。風電新能源在未來發展中會獲得財政大力支持，實現環保事業發展。

1.風電新能源的發展

1.1風電場位置偏遠、穩定性差

由于風資源分布地具有距離負荷中心較遠、網架結構薄弱的特點，導致電網輸電能力受到限制，不利于進行風電大規模開發。

風能是不穩定能源，風向與風速具有動態變化性質。風力發電機較難實現被控制與調節，導致風電機發出的電能不夠穩定，存在動態變化與波動的問題。

1.2風能能量儲存容量不足、密度小

由于風能的蓄電成本高，相比發電不具經濟性，導致整個電網蓄電能力不足。風能的儲存容量是由輸出電量來調節的，輸出電量不足，導致儲存容量較小，造成蓄電能力較弱的問題。在發電容量相同的情況下，風力發電機的風輪比水輪機大出許多，造成風能能量密度小的問題。

1.3風輪機效率低下

基于風輪機體積較大，輸出電較少，蓄電容量小的特點，導致風輪機工作效率低下。其中，垂直軸風輪機的最大工作效率在35%左右，而水平軸風輪機的工作效率不具穩定性，在20%與50%之間。

1.4電網無法調度

基于風能不穩定特質，因此不能依據負荷調度風力發電，給電網調度帶來難度。此外，風電機組沒有工作人員值班看守，人工調度的可能性太小。如果擴大人力隊伍，易造成人力資源成本問題。

2.風電新能源并網技術分析

2.1預測風力發電功率

預測風力發電功率技術用來預測風力發電量，通過提高風電調度性，利用調度電源來實現預測功能。此技術與數字天氣預報技術相組合，來提升短期預測的精準度。技術結合的優勢有三個方面：其一，利用天氣預報預測的數據，獲取氣溫、氣壓、風向、風速等數據，有利于實現對風能的動態調度;其二，利用風機周邊環境的天氣數據，將風速、發電機風輪高度與風向的關系計算得出，有利于增加輸電量、增強蓄電能力，提高工作效率;其三，利用得出的風速、風向等數據，繪制風機功率曲線，來推算風機發電功率。與天氣預報系統相結合的方式，有利于預測風力發電功率工作開展，避免惡劣環境影響預測結果，有效提升預測精準度^[1]。

2.2無功補償方式

無功補償方式是促進電壓穩定的關鍵因素，有利于增強風電并網運行穩定性。此技術對于增強異步發電機穩定發電具有重要意義。增強電網穩定性的技術性對策有三種：其一，動態無功補償，例如，改善靜止的補償器SVC，來提升電廠安全容量。選擇補償器容量時，應對比其調節性能、風電場容量、電網結構等因素，來保障補償器的工作質量，有效提升電廠安全容量，促進電網穩定發電。其二，利用補償器來加強電網結構、增加電網功率，來提升風電場安全容量，加強風電系統穩定性。其三，保障系統運行正常，利用低電壓風電機組的自動切除功能，來實現對電網穩定性的有效控制。應注意切除范圍，避免失去對電網調節控制能力。

3.風電給電網帶來的影響

3.1質量影響

第一，閃變。風力發電機啟動時會產生強大的沖擊電流，如果風速失控，不在自動切除范圍時，風機會自動停止運行狀態。如若風電場多組風機同時運行，其電流沖擊對配電網的質量影響較大。風速具有動態性，雖加以控制，但是風機出力的波動值，正好在電壓閃變的發生頻率內。因此，風電給電網帶來電能閃電的影響。

第二，諧波污染。風電給配電網帶來的諧波有兩種：其一，是風力發電機自身的電力電子裝置，伴隨諧波問題。如果電力電子裝置中的切頻率，與產生諧波的范圍值交叉，導致諧波污染。其二，風力發電機的并聯補償，電容器與線路相互作用，電抗諧振，造成波問題。

3.2調度與規劃影響

第一，對調度的影響。風電場在實施并網技術后，電網、風電調度容量之間的關系：如果電網調度容量有限，則風電場運行受限;電網出現電場功率波動時，給予風電的電網功率相對減少。因此，風電對電網的調度造成影響，大量消耗調度，造成資源緊張問題。

第二，對電網規劃的影響。風電場的建設內容：風力發電機組、風電傳輸、電網規劃等相關內容。由于風力的不穩定性，對配電網的控制與調節增加了難度，導致電網設備投資力度加大，增加配電網的運行成本，影響到電網內部供需結構。由于風電具有密度小、間隙性的特點，導致風電裝機比例超出規格，容易造成危險。電網在引入風電建設后，應調整電網規劃，建設電網與風電網和諧發展的步調，改換大電網，來適應風電的特點。因此，為實現遠距離高效輸送電能，優化資源配置，來促進電網的發展，來提高人們生活水平^[2]。

3.3系統穩定性

第一，電壓穩定性。降低電網電壓穩定性的主要原因：風電場的無功率需求。風電場容量大、無功率控制能力，是影響電壓穩定性的關鍵。影響電壓的因素：電網的強弱，風機的類型，風機功率調節技術，無功功率補償技術等。

第二，頻率穩定性。

風電場容量與系統總容量的占比，是決定風電場對系統頻率產生影響的關鍵。如果風電場容量占比值較大的話，其波動性會加大對電網頻率、電能質量造成影響。電網常規機組需要具備較高的頻率響應能力，來適應風電的高能波動性，實現對風電的控制與調節，來抑制波動帶來的影響。但是對于小型電網而言，風電帶來的波動性影響不容小覷。

結論：綜上所述，通過對風電新能源特點的分析發現，其中存在大量不足亟需改進;分析并網技術可知，風電新能源具備超強空間，有待進一步開發，來提高大型風電運行的安全與穩定。對于技術上出現的問題提出改善方案，來促進風電產業的良性發展，有利于優化能源結構。

參考文獻：

[1]劉喬.風電新能源發展與并網技術分析評價[J].中小企業管理與科技（上旬刊），2013（06）：276-277.

[2]許立仁.風電新能源發展與并網技術分析評價[J].綠色環保建材，2017（06）：8.

（作者單位：黑龍江龍源新能源發展有限公司）