風電新能源并入電網應用技術研究

高新亭 王璐

摘要：隨著信息時代的來臨以及科學技術的不斷發展，我國新能源技術的研究水平逐步提升，新能源如何并入電網，保障電網安全性穩定性是目前研究的重點。本文從我國風電新能源技術的發展現狀出發，闡述了保障電網安全運行的前提下，風電新能源并入電網應用的相關技術。

關鍵詞：風電新能源;發展現狀;并網;安全運行;技術應用

引言

科學技術的快速發展，使得諸多行業都加強了對先進技術的應用。風力發電以其資源豐富、成本低廉、開發方便、節能環保的優勢成為可再生能源中發展最快的清潔能源，被世界各國大規模開發和應用，其發展前景十分廣闊。

1新能源風電工程概述

風電工程作為一項新能源發電工程，主要通過運用一系列相關設備，將風能轉化為機械能，再通過相應的轉化設備將其最終轉化為電能，使其廣泛地應用于人們的日常生活以及其他活動當中，提供了源源不斷的電能，有效地滿足了當前社會對電能的需求。對新能源風電工程進行施工首先需要建設相應的風力發電廠，由于風力發電適用范圍較為廣闊，所建設的發電廠面積也較大，這就需要分期進行相應的建設，在不同的設計階段需要安裝相應的風機，并設置與之配套的智能監控系統。建設新能源風電工程，能有效利用自然資源，將風能通過相應的技術手段轉化為電能，有效地減少了利用煤等材料發電而對自然環境產生的危害，貫徹落實了低碳環保的觀念，提高了對清潔可再生能源的利用效率，貫徹落實了科學發展觀，符合社會要求。通過風能這種清潔能源進行發電，堅持了低碳環保的原則，促進社會與環境的可持續發展。

2風電新能源的發展現狀

我國風電能源起步比較晚，在20世紀80年代的中期，風電新能源才開始步入商業化運營階段。與國外風電能源發展相比尚有較大差距，但是在國家政策的鼓勵下，我國風電事業獲得突飛猛進的發展，收獲頗豐。在初步商業運營階段，2005～2008年間，我國風電裝機容量從開始的126 kW提高到1 221萬kW，保持每年翻一番的增長速度向前發展，居世界風電發展平均速度首位。據有關統計數據顯示到2009年年末，我國風電總裝機的容量高達2 601萬kW，排名世界第二，2009年全年新增裝機容量為1 300萬kW，占據全球全年裝機容量的30%還要多，排名全球第一。諸多數據充分證明我國風電新能源正逐步走向一個快速發展的階段。在風電新能源技術運用上，經歷了從進口技術到消化技術，再到后來的自主創新，根據本國風電實際情況，風電新能源事業蒸蒸日上。風電機組兆瓦級別的普遍安裝與使用，充分證明了我國自主研發的成果。隨著陸地風電研究的日趨成熟，在此基礎上我國開始著手海上風電機組的積極探索與實踐，2008～2015年間，我國不僅克服了海上風電新能源發展的重重障礙，并成功在海上安裝了發電機組。2016年全年，共計在海上新增裝機154臺，機組容量到達59萬kW。我國成為全世界最大的風電裝機發電市場，2018年我國新增裝機容量高達21 143 MW，累計2018年年底風電裝機容量高達209 533 MW，我國風電累計裝機容量在全球占比從2000年的2.0%增加到2018年的35.4%。

3風電新能源并入電網技術應用

3.1無功補償和諧波消除技術應用

在風電技術的實際運用過程中，如何將無功補償以及諧波消除技術加以科學化運用，起到積極促進作用，是保障風力發電系統良好運行的關鍵技術內容。在感性元件影響下發電系統當中無功功率呈現消耗的狀態，電流通過感性元件時，會對元件造成破壞，通過無功功率補償技術將感性負荷所需要的無功功率由容性負荷輸出的無功功率來補償，保護電器元件，提高發電系統經濟效益。再有就是諧波消除技術的運用，風機發電過程中，存在的諧波會造成電能質量低，所以這就需要注重對諧波進行消除，使用變流感器和電力設備，把相位和諧波抵消掉;或通過調整電容器組，改變無功功率，能減少諧波的影響;或通過三角形連接方式，減少諧波進入量，這些都有助于提升風力發電技術的應用質量。

3.2充分研發大容量風電系統

我國的風電新能源發展其實對于自然條件的依賴程度還是比較高，而且我國一直都是將海上風能利用作為嚴重的重點，這就意味著我國缺乏對大容量風電系統的研發。這也是目前我國與許多發達國家相比在風電新能源的利用方面差距比較大，甚至差距越拉越大的原因。當然我國政府，尤其是一些地方政府以及機構近年來結合具體的環境以及所在地方對于風電新能源的需求進行了諸多的研究，加之隨著國家對風電能源的大規模開發，風電機組單機裝機容量不斷增大。具備了這樣的基礎條件之后，很多具體的工作開展起來會順利很多。當然這也為技術研究提出了更高的要求，尤其是在相關部件和控制子系統的設計方面出現了問題。首先面臨的問題是設計的難度越來越大，主要是因為若是將重點放在研發大容量、高性能和可靠穩定的風力發電機之上，則不僅需要具備完善的研發系統，還要形成科學合理的技術體系，且擁有專業素質高的技術團隊，盡管風電大容量的研發已經成為當務之急，但是如何突破這一瓶頸，研發出新的控制、設計技術是目前世界風力發電領域面臨的技術難題。為此討論風電新能源的發展前景時不得不提到大容量風電系統的研發，這也是當前很多風電新能源研究項目的發展方向，也逐漸成為未來風電系統的重要發展方向。

3.3并網技術以及最大風能捕獲技術

風力發電機受風力以及風機控制系統的影響非常大，其發出的力道常常是不均衡的，對電網的安全造成不同程度的影響，所以，為了能夠進一步提高風電系統的穩定性、可靠性以及系統應對故障的能力，需要有關研究人員對并網技術開展深入研究與分析。同時，風能的密度比較小，會影響風力發電機的發電量，如何能夠捕獲更大的風能是未來風電并網技術的重要研究方向之一。就目前而言，對風能最好的捕獲方法就是調整葉片槳距角，增大風力發電機風輪的迎風面積。從風電電網運行的經濟價值、社會價值以及可行性來講，風電系統并網技術以及最大限度的捕獲風能是未來風電發展的首要任務之一。

3.4現代控制技術的應用

風力發電技術的運用當中，現代控制技術的應用是比較重要的，這是保障風力發電技術質量水平的重要技術內容。總的來說有幾種技術類型，如變結構控制技術，魯棒控制技術等，風力發電系統當中魯棒控制技術的運用比較常見，基于機理分析法和坐標變換法，建立三相并網逆變器的dq坐標系下的數學模型及功率外環與電流內環的雙閉環控制模型，并設置自適應約束優化求解器的參數值，進而達到對風力發電系統進行控制的目的。在通過這些多樣化的現代控制技術的應用，這對風力發電技術應用水平提升起到積極作用。

結語

面對當前能源緊缺、環境污染嚴重的局面，風電建設步伐逐漸加快，電網中風力發電的比例將會越來越大，這將會給電網的穩定運行帶來很大的影響。因此，研究風電并網新技術，合理控制風電并網帶來的一系列不穩定因素是當前及未來面臨的主要問題。開展大容量風電系統研究，創新并網技術和最大風能捕獲技術，以及發展海上風電場技術可以很好地解決風電發展瓶頸，對于推動風電產業可持續發展、適應國家能源結構調整需求具有重要意義。

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