風力發電技術特點及發展前景

劉長磊

[摘 ? ?要 ]隨著我國經濟和技術的發展，我國工業行業實現了跳躍式發展，許多行業和技術都從無到有，從差到精，不斷飛速進步。而在工業能力發展的情況下，我國的用電量也開始激增，包括工業化、城市化等方面的用電量越來越大，在這種情形下，更為優秀的的供電服務和更為強大的供電能力成為了社會發展的剛需?；诖?，為了促進我國工業化和城市化的發展，要加強新能源發電的研究和建設，本文就新能源發電在電力系統中的發展前景進行詳細探究。

[關鍵詞]新能源發電;電力系統;發展前景;風力發電

[中圖分類號]TM73 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）07–000–03

[Abstract]With the development of my country's economy and technology， my country's industrial industries have achieved leapfrog development. Many industries and technologies have developed from nothing， from poor to refined， and continue to make rapid progress. With the development of industrial capacity， my countrys electricity consumption has also begun to surge， including industrialization， urbanization， and other aspects. In this case， better power supply services and more Strong power supply capacity has become a rigid need for social development. In this way， in order to promote the development of industrialization and urbanization in our country， we must strengthen the research and construction of new energy power generation. Based on this， this article conducts a detailed exploration of the development prospects of new energy power generation in the power system.

[Keywords]new energy power generation; power system; development prospects; wind power generation

1 概述

隨著新世紀以來世界人口的暴增和工業產能的激增，全球的電力消耗都在持續增加，過去傳統的火電已經難以填補這一能源缺口，并且傳統發電方式帶來的污染問題也持續刺激著公眾的神經。因此，研究和建設更高效、更清潔的發電方式，成為了現階段能源行業研究的重中之重。

2 新能源發電概述

能源一直是國際社會的重要利益交換和利益爭端的主要因素，因為能源不僅決定著一個國家的國計民生，更決定了一個國家的基礎實例。而近些年來，隨著能源消耗的增加，能源開采成本的提高，一些傳統的能源物質已經難以滿足當下的工業和國家發展需求，需要研究和開發新能源發電技術和手段，以滿足現階段的需要。新能源發電是一種新的技術和手段，其主要概念和內涵是利用可再生資源，包括風能、水能、太陽能等進行電力的開發和利用，以滿足現代社會的需要。新能源發電與傳統發電方式的不同點在于，新能源發電能夠在發電的同時減少或杜絕廢物的產生，不會對自然環境產生破壞和影響，是一種綠色清潔的能源。

3 風力發電技術

3.1 風電的技術優勢

風力發電相對于其他的發電方式和手段來說具備多樣優勢，而如今隨著我國風電產業的快速發展，風電的應用也更加普及和大眾化。其中風力發電的主要優勢包括以下幾方面內容。

（1）經濟實惠。風力發電的一大優勢在于經濟實惠，風力發電除了設備生產和安裝設置外，基本上沒有過多的維護和檢修費用，更不存在對廢物垃圾的處理費用，而且經過近些年來的發展和進步，其發電成本已經遠遠低于傳統的煤炭發電，可以說在經濟效益上完勝傳統發電方式，而且我國作為風能源大國和社會主義國家，本身在風電這種大型設備的建設和運用中存在更加經濟的方法，所以整體來說會更加實惠。

（2）成效快。風力發電的另一個優勢在于成效快。成效快一方面是因為風力發電的設備在生產上呈現流水線的特征，本身的生產更加快捷，且風力發電的安裝也更加迅速，隨意風力發電的建設更加便捷高效。另一方面，風力發電經過改造和優化后，能夠實現便捷使用的效果，能夠在許多危機情況下發揮應急作用，這也是成效快的重要表現。

3.2 自動化控制

一是在風力發電的過程中，自動化控制可以讓操作人員更加方便和迅速，因為自動化控制可以為操作人員提供智能支持，能夠輔助操作人員快速處理危機事故和問題，這也體現了自動化控制的重要性，特別是在急劇控制和爆炸性增長的背景下，風電的自動化控制更能發揮重要作用。而風電自動化控制的另一個重要工作形式，就是利用智能化技術對各項工作數據進行篩選，以幫助工作人員提取出有用的數據內容。而且，現階段的自動化控制技術，還可以通過大數據技術和云計算技術的支持，實現更加全面和高效的自動化控制工作，對于各種數據信息也能進行良好的收集和控制，是當下重要的技術手段和技術方法，需要加強重視力度。

3.3 風電功率預測

現階段，我國風力發電設備在進行功率檢測的過程中，主要有兩種方法，其中一種是物理預測法，物理預測法主要是通過對氣候變化的判斷和各項地理信息的收集計算，實現風電功率的計算和判斷，這種方法適合于歷史數據缺乏的情況，但是本身的缺點也比較嚴重，由于其檢測方法的特殊性，其本身需要依賴天氣情況的變化，且本身容易出現不精確的情況。而另一種方法，則是統計預測法，顧名思義就是通過統計各項數據的方法，實現對風力發電功率的檢測，這一方法相對于物理預測法來說更加精確，因為統計預測法有各種數據做支撐，且本身運用到了數據模型，所以相對來說更加精確，但是缺點是這種預測方法需要有大量的歷史數據做支持，對數據的完整度要求較高。這兩種方法各有不同的優勢和特點，在選用的過程中需要根據實際情況選擇。

3.4 無功補償及諧波消除

在發電的過程中，為了確保設備的安全，保護設備不被電壓影響，應當對電力設備和系統采用無功補償技術，無功補償技術能夠實現對諧波的有效處理，具體來說，在發電的過程中，很容易出現諧波問題，諧波問題會導致電力的運輸和發電質量較差，進而會影響后續電力的使用，所以就要對這一諧波問題進行消除，具體的消除方式主要是通過電力變流器或其他有關設備進行諧波的控制和消除，亦或者通過電容的方式，實現無功功率的改善，以此促進諧波的影響降低，除此之外，還有一種方式可以對諧波進行有效的控制，就是通過三角形連接的方式實現諧波量度的降低，總而言之，諧波對于用電質量和安全都有很大影響，而通過上述三種方式都可以很好地控制和去除。

3.5 保護裝置調整

對于保護裝置的調整也十分重要，傳統的保護和調整，是通過切除故障路線實現的，這種方式能夠通過對路線的切除，實現對風電機組和設備的孤島保護，但是這種方式也存在一定的問題，主要的問題在于之后的風電網絡使用和接入會出現可靠性的問題。而對于這種情況和問題，我們要通過以下幾種方式進行解決，首先，對風電機組在運行過程中的各項數據進行分析和優化，以此保障能夠正確的預測氣象信息和風電機組的符合預測。其次，根據調度部門的工作原則，對同一范圍內的機組進行管理和控制，承擔承擔同一范圍內其他機組各風電場出力波動引起的調峰問題發電機組，以此保障其他風電機組的正常使用和工作，而為了解決風電機組引起的電壓波動問題，工作人員還要實現整個區域電網無功電壓的最優控制，擴大了無功控制系統的應用范圍，將無功電壓控制系統納入風電場接入點變電站。

4 風力發電風機超速偏航控制

大部分品牌的風機，在大風情況下如果出現變槳系統故障，無法正常順槳，會造成發電機轉速超過安全極限轉速，甚至發生飛塵的情況。為了避免極端事故發生，某品牌的2 MW風機開發了超速自動偏航90°的功能，并進行了樣機試驗。

如果該型風機發電機轉速過高，將觸發安全鏈動作，偏航功能不可使用。該方案中，原有的單通道發電機轉速信號進行了雙通道傳輸，一路送往原有控制單元，另一路判斷其是否超過2300r/min，如果超過設定值，將控制中間繼電器打開偏航制動閥和偏航馬達，相同時間下使用時間繼電器，時間繼電器使能后120s控制中間繼電器終止自動偏航。

在此方案上建議從以下三個方向實現預期目標：

（1）原有設計中，超速開關與偏航扭纜開關串聯接入一個安全鏈模塊，任意開關動作則使安全鏈動作，將導致偏航無法動作?？梢詫⑸鲜鰞砷_關分別接入不同的安全鏈模塊，實現超速開關動作后，偏航仍然可以通過PLC程序進行軟件控制啟停，并且修改相應的控制程序，可以實現預期功能。

（2）該型風機使用的安全鏈模塊有同品牌的高級型號，可以實現安全模塊的邏輯編輯功能，可以使用高級型號代替現有型號，效果與上文中增加一個新的原型號安全鏈模塊相同。

不改變原有安全鏈模塊，而是在控制程序中增加一個數字量輸出點并增加一個繼電器。大風且發電機轉速超速時，PLC程序使能輸出點，在維護開關、急停開關未動作的情況下使能繼電器主線圈，繼電器輔助觸點旁路安全鏈控制偏航啟動。如圖1和圖2所示：

根據仿真結果顯示改進方案可以預期目標，在超速且緊急變槳失效時，風機可以利用自動偏航功能降低轉速，從而避免重大事故發生，大大提高了該型號機組運行的安全性。

5 風力發電前景

我國風電能源產業呈爆發式增長，其產生的效益已經足以與傳統燃煤發電相競爭。風力發電具有其他發電方式無法比擬的優勢，首先，風力發電相較于火電等傳統能源來說對環境幾乎沒有影響，不產生任何對環境有害的廢物，且效益好。再者，風電發電機組的設施規?？筛鶕嵉厍闆r進行調整，與一旦建成后就不容易改變的水電機組相比更為靈活，適應范圍更廣。當然，風電也存在著不少缺點，就目前來說，由于技術的原因，風電發電機的制造成本較高，而且其運行過程中還會產生噪音。除此之外，風力發電裝置的建設還需要占用大量的土地，而最主要的則是風力資源的不穩定、不可靠性，這也是制約風力發電效益的一個重要原因。

6 結束語

綜上所述，現階段在我國國內掀起了一場綠色環保改革的浪潮，由我國政府部門主導，社會各行各業積極參與的綠色環保各個計劃有效實施對保護我國各項能源資源有著較強的輔助促進作用。從現實的角度分析，電力行業屬于我國能源消耗較大的行業，該行業如果能夠有效運用新能源發電，實現綠色化生產改革目標，對降低我國能源的消耗量有著較強的促進作用。因此，相關的電力企業技術管理人員需要重點研究新能源發電在電力系統中的應用，結合實際情況，明確各類新能源發電的具體應用要點以及應用成效，以此來保證新能源發電能夠充分地發揮出其應有的作用。

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