關(guān)于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)關(guān)鍵問題的研究

高海濤

摘要：為進(jìn)一步響應(yīng)國家能源可持續(xù)發(fā)展的號召，提倡低碳節(jié)能，大力發(fā)展風(fēng)電資源是我國可持續(xù)發(fā)展道路上的重點(diǎn)之一。眾所周知，常規(guī)能源屬于不可再生資源，生成周期漫長。風(fēng)能的開發(fā)與利用成為我國能源可持續(xù)發(fā)展的重要選擇之一，基于此，下文對我國有關(guān)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)遇到的關(guān)鍵問題進(jìn)行了探討，以供參考。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電;發(fā)電技術(shù);關(guān)鍵問題;研究

引言

近年來，風(fēng)電、水電、清潔能源等詞匯已經(jīng)成為我國能源建設(shè)的熱點(diǎn)話題。為保證生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，促進(jìn)國家生態(tài)文明建設(shè)，清潔能源的開發(fā)使用十分重要。雖然我國風(fēng)電行業(yè)已得到快速的發(fā)展，但仍然存在著一定的問題，影響著風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展，如何有效的解決問題，保證風(fēng)力發(fā)電行業(yè)未來的發(fā)展已經(jīng)成為了現(xiàn)階段最主要的問題。

1風(fēng)力發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀

由于受到風(fēng)資源分布不平衡的影響，我國西北部地區(qū)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)較為薄弱。風(fēng)力發(fā)電受到風(fēng)資源的影響，具有隨機(jī)性和不確定性的特點(diǎn)，且不具備介入大量風(fēng)電的硬性條件，局部風(fēng)電穿透率過大，會對電力系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響?，F(xiàn)階段從系統(tǒng)持續(xù)安全運(yùn)行的角度考慮，對風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行性能提出了較高水平的要求，即能夠在電網(wǎng)出現(xiàn)一定故障狀態(tài)下，依據(jù)互聯(lián)網(wǎng)背景，能夠持續(xù)運(yùn)行，保證電網(wǎng)運(yùn)行達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。雖然我國的并網(wǎng)風(fēng)電技術(shù)起步較晚，但在我國政府的政策支持下得以快速發(fā)展。我國現(xiàn)已成為全球風(fēng)電大國，但在風(fēng)電技術(shù)某些方面仍存在不足，且風(fēng)電系統(tǒng)容量在電網(wǎng)中所在比重相對較小，影響效果還不明顯，再加上風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)建立還未完善。這些均表明，我國風(fēng)電技術(shù)發(fā)展還有很長的路要走。

2我國風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展所面臨的障礙

2.1低電壓穿越（LVRT）

風(fēng)能是一種隨機(jī)性較強(qiáng)的清潔能源，不能對其進(jìn)行隨意調(diào)控，而大規(guī)模的風(fēng)電介入會給電網(wǎng)造成許多不利影響。低電壓穿越（LowVoltageRideThrough，LVRT）能夠在電網(wǎng)發(fā)生故障時，應(yīng)用相關(guān)電子技術(shù)保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行。目前，國內(nèi)并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組的主力機(jī)型包括永磁直驅(qū)型風(fēng)電機(jī)組和雙饋異步型風(fēng)電機(jī)組，早期在運(yùn)的感應(yīng)式異步風(fēng)電機(jī)組也在改造變流系統(tǒng)后實(shí)現(xiàn)了變速恒頻，功率因數(shù)大大提高?，F(xiàn)今風(fēng)電場在運(yùn)風(fēng)電機(jī)組均能夠?qū)崿F(xiàn)在電網(wǎng)故障時的低電壓穿越功能，有效保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行。但面對電網(wǎng)中存在的各種故障，現(xiàn)有的解決方案并不能完美滿足低電壓穿越的條件，而且在零點(diǎn)壓和高電壓情況下的穿越問題還未得到很好的解決。

2.2風(fēng)資源的分布不均勻

我國風(fēng)能資源豐富，但分布很不均勻，主要集中在西北、華北、東北、東南沿海地區(qū)。風(fēng)電的集中開發(fā)仍是主流，在集中遠(yuǎn)距離輸電方面要求高，對電網(wǎng)的堅強(qiáng)和智能化程度提出更高要求，而且一些功耗高的地區(qū)沒有相應(yīng)的電力供應(yīng)。部分地區(qū)由于現(xiàn)有資源的優(yōu)點(diǎn)而對風(fēng)電不夠重視，即使擁有風(fēng)能資源，也忽略了未得到充分開發(fā)和利用的環(huán)境資源保護(hù)帳，長期教育和部署清潔能源在這些地區(qū)應(yīng)更多地使用。

2.3風(fēng)電功率預(yù)測

鑒于風(fēng)能的波動性和隨機(jī)性，要能夠有效保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，進(jìn)行風(fēng)能預(yù)測就顯得十分重要?，F(xiàn)有的風(fēng)能預(yù)測方法：（1）時間序列法，根據(jù)歷史風(fēng)能數(shù)據(jù)對短期風(fēng)能進(jìn)行評估和預(yù)測;（2）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，對非線性較強(qiáng)的模型產(chǎn)生的預(yù)測效果十分顯著，具有自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)特性;（3）基于數(shù)值天氣預(yù)報對中長期風(fēng)能預(yù)測的一種有效方法。為更好地促進(jìn)風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，根據(jù)不同預(yù)測方法進(jìn)行風(fēng)能預(yù)測具有重要意義。

3解決我國目前所面臨問題的舉措

3.1嚴(yán)格明確風(fēng)力發(fā)電的主要發(fā)展目標(biāo)

隨著我國人民群眾對于美好生活環(huán)境的追求不斷上升，以及我國科技水平的不斷進(jìn)步，發(fā)展風(fēng)電并保證風(fēng)電發(fā)展效果良好，首先必須明確風(fēng)電的發(fā)展方向，并制定一系列的相關(guān)輔助政策，以扶持風(fēng)電相關(guān)企業(yè)的發(fā)展。由于風(fēng)電能夠取得的短期收益并不明顯，所以一些相關(guān)的風(fēng)電企業(yè)與工廠收益較小，我國相關(guān)的政府部門可出臺相關(guān)政策，以扶持風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展。當(dāng)風(fēng)電行業(yè)與其他行業(yè)產(chǎn)生沖突時，也可以進(jìn)行有效的協(xié)調(diào)以保證風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展。

3.2加大對風(fēng)力發(fā)電的自主研發(fā)力度

在高質(zhì)量地開發(fā)風(fēng)電技術(shù)的同時，還需注意風(fēng)電產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的布局和完整。加強(qiáng)西部產(chǎn)業(yè)和項目的研究開發(fā)和管理力，形成我國自主獨(dú)立的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，不依賴進(jìn)口技術(shù)和設(shè)備。發(fā)電企業(yè)要有秩序地管理，風(fēng)能產(chǎn)業(yè)也要有自己的運(yùn)營標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則，不斷改善我國風(fēng)能產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。技術(shù)方面，鼓勵自主研發(fā)，吸引國內(nèi)外優(yōu)秀人才，同時加強(qiáng)科研團(tuán)隊的培養(yǎng)，構(gòu)建完善的人才培養(yǎng)機(jī)制，培養(yǎng)創(chuàng)新人才，加強(qiáng)對技術(shù)研發(fā)的投資，促進(jìn)科學(xué)創(chuàng)新。

3.3研究發(fā)展海上風(fēng)力發(fā)電相關(guān)設(shè)備

作為大容量風(fēng)電機(jī)組研發(fā)中非常重要的目標(biāo)之一，海上風(fēng)力發(fā)電目前是世界上各國都在研究和發(fā)展的重要課題，目前我國單機(jī)容量為5MW、6MW的風(fēng)電機(jī)組已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)營。美國已經(jīng)研制成功7MW風(fēng)電機(jī)組，并正在研發(fā)10MW機(jī)組。英國10MW機(jī)組也正在設(shè)計進(jìn)行中，挪威正在研制14MW的機(jī)組，歐盟則正在考慮研制20MW的風(fēng)電機(jī)組。能否不斷提升海上風(fēng)力發(fā)電的建設(shè)規(guī)模以及發(fā)電能力，成為各國研究的核心目標(biāo)。作為一個海上風(fēng)電資源非常豐富的國家，我國的海上風(fēng)電有效利用可以大幅提升我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展，同時為我國的電力能源行業(yè)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)做出巨大貢獻(xiàn)。

3.4優(yōu)化風(fēng)電工程建設(shè)布局結(jié)構(gòu)

為了進(jìn)一步有效推進(jìn)我國風(fēng)電網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展，根據(jù)我國不同地區(qū)的實(shí)際情況，在風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)推行以及風(fēng)電網(wǎng)建設(shè)過程中推行“閉環(huán)結(jié)構(gòu)開環(huán)運(yùn)行”的方式，通過此種運(yùn)行方式可以有效保證電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。其根本原因在于電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中主要表現(xiàn)為環(huán)形狀態(tài)，一旦發(fā)生輸配電線路及設(shè)備故障，電網(wǎng)絡(luò)就會轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛湫螒B(tài)。因此，如果是線路出現(xiàn)故障，需要及時聯(lián)系有關(guān)工作人員合理運(yùn)用開關(guān)，將電能通過其他線路進(jìn)行傳輸，保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，保證電力不中斷，最大限度地避免電能損耗，保證電力設(shè)備與發(fā)電機(jī)組的安全、穩(wěn)定和高效運(yùn)行。

3.5完善風(fēng)電產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

在風(fēng)電技術(shù)發(fā)展過程中，必須重視風(fēng)電產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的科學(xué)和完善。最近一家智能新能源企業(yè)展開了“變頻控制風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)”，項目結(jié)構(gòu)簡單，功能綜合成本低。企業(yè)研究和部署海上風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)建設(shè)，推進(jìn)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和風(fēng)能結(jié)構(gòu)調(diào)整，技術(shù)人員現(xiàn)場調(diào)查生產(chǎn)工廠和大型數(shù)據(jù)中心。技術(shù)人員在珠海使用3MW風(fēng)機(jī)進(jìn)行了臺風(fēng)測試，該設(shè)備在每秒68.5米的風(fēng)速下也能穩(wěn)定運(yùn)行，還利用臺風(fēng)的風(fēng)力為企業(yè)提供了額外的發(fā)電能力。與同兆瓦級風(fēng)力發(fā)電基地相比，發(fā)電量提升達(dá)到78.6%，真正實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展和綠色發(fā)展。

結(jié)束語

近年來，國家高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略驅(qū)動風(fēng)電行業(yè)高速發(fā)展，風(fēng)電發(fā)展需求不斷增加，對風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)容量提出相應(yīng)改進(jìn)需求，以便更好地提高風(fēng)能利用率。根據(jù)我國的實(shí)際情況，為進(jìn)一步提高風(fēng)能發(fā)電技術(shù)的可靠性和先進(jìn)行，需進(jìn)一步重視海上風(fēng)力發(fā)電技術(shù)、風(fēng)場協(xié)調(diào)控制技術(shù)、電網(wǎng)故障狀態(tài)下的風(fēng)機(jī)動態(tài)保護(hù)技術(shù)等，不斷增加電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性，不斷攻克技術(shù)難關(guān)，為新能源的開發(fā)利用奠定堅實(shí)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]張玉林.探究風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)及電能質(zhì)量控制措施[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2019（22）：55-56+62.

[2]曲紹源.關(guān)于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)關(guān)鍵問題的研究[J].中國設(shè)備工程，2019（08）：196-197.

[3]桂旭，高振宇.風(fēng)力發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀及關(guān)鍵問題探究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2019，16（03）：52+55.

[4]許紹翰.論風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展及關(guān)鍵問題[J].決策探索（中），2017（12）：87-88.

[5]張鵬.風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展及關(guān)鍵問題研究[J].化工管理，2017（35）：222.