風(fēng)電新能源及其并網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

汪天呈 甘瑜前 王克

摘要：為進(jìn)一步響應(yīng)國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的號(hào)召，提倡低碳生活，大力發(fā)展風(fēng)電資源是我國(guó)可持續(xù)發(fā)展道路上的重點(diǎn)之一，眾所周知，煤炭資源屬于不可再生資源，生成周期非常長(zhǎng)，甚至需要上千年的生成周期。因此，風(fēng)電新能源的開(kāi)發(fā)與利用成為我國(guó)資源可持續(xù)發(fā)展的重要選擇之一。風(fēng)能是一種潔凈能源，可以說(shuō)是取之不竭、用之不盡，我國(guó)沿海地區(qū)、草原地區(qū)、山區(qū)以及高原地區(qū)等嚴(yán)重缺乏煤炭資源和水資源，但是這些地區(qū)的風(fēng)能資源豐富，依據(jù)不同地區(qū)的優(yōu)勢(shì)資源來(lái)帶動(dòng)當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展，已經(jīng)成為是我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分之一。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電新能源;并網(wǎng)技術(shù);發(fā)展探究

中圖分類(lèi)號(hào)：F726

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

當(dāng)今人類(lèi)生存和發(fā)展急需解決的是能源和環(huán)境問(wèn)題。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，世界各國(guó)為了保證各自的能源安全并應(yīng)對(duì)氣候變化，紛紛調(diào)整能源戰(zhàn)略，加大可再生能源的開(kāi)發(fā)和建設(shè)力度，尤其是風(fēng)能的開(kāi)發(fā)和利用。風(fēng)力發(fā)電作為一種可再生的綠色能源，以其無(wú)污染、儲(chǔ)量豐富、成本低廉、使用前景廣闊的優(yōu)勢(shì)倍受世界各國(guó)的重視。我國(guó)由于海域面積遼闊，風(fēng)能儲(chǔ)量很大且分布較廣，開(kāi)發(fā)潛力很大。近年來(lái)，在能源和環(huán)境危機(jī)日趨緊迫的情況下，我國(guó)政府實(shí)施了一系列新的能源戰(zhàn)略，對(duì)能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)及技術(shù)水平得到了飛速發(fā)展，但在風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)方面還存在一些問(wèn)題，總結(jié)并分析如何解決這些問(wèn)題，對(duì)深入推進(jìn)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展意義非凡。

1風(fēng)電新能源存在的問(wèn)題

1.1風(fēng)能不穩(wěn)定、不可控

風(fēng)能的能量密度低，具有不確定性和隨機(jī)性，因此對(duì)風(fēng)能的利用在調(diào)節(jié)和控制方面不易掌控，對(duì)風(fēng)能的開(kāi)發(fā)利用有一定的阻礙。

1.2風(fēng)力發(fā)電廠的位置偏遠(yuǎn)

我國(guó)的風(fēng)力資源較為豐富的地區(qū)都比較偏遠(yuǎn)，對(duì)于資源短缺地區(qū)的距離較遠(yuǎn)，風(fēng)電的外送被電網(wǎng)的輸電能力所限制，中國(guó)風(fēng)能資源的大規(guī)模開(kāi)發(fā)，需要加強(qiáng)電網(wǎng)的建設(shè)。

1.3風(fēng)能的能量密度不大

在同等容量的條件下，水輪發(fā)電機(jī)要比風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪尺寸小好幾十倍。

1.4風(fēng)能的蓄電能力差

由于發(fā)電的成本比儲(chǔ)存的成本低，因此電網(wǎng)的蓄電能力就相對(duì)較低，通常用輸出電量來(lái)對(duì)收集的電量進(jìn)行調(diào)節(jié)。

1.5風(fēng)輪機(jī)的效率不高

一般情況下，風(fēng)輪機(jī)能創(chuàng)造的最大效率通常在60%上下，但實(shí)際可利用率更低。從數(shù)據(jù)上看，水平軸風(fēng)輪機(jī)的最大效率在20%-25%，垂直軸風(fēng)輪機(jī)的最大效率略高于水平軸風(fēng)輪機(jī)，最大效率在30%-40%。

1.6電網(wǎng)調(diào)度不易

風(fēng)能存在不可控的特點(diǎn)，風(fēng)力發(fā)電的調(diào)度不能根據(jù)它能承受的極限來(lái)決定，使電網(wǎng)的調(diào)度存在很大的壓力。而絕大部分風(fēng)電機(jī)組是沒(méi)有人對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控的。

2對(duì)風(fēng)電并網(wǎng)性能進(jìn)行完善的措施

2.1電力項(xiàng)目工程管理進(jìn)一步完善

風(fēng)力發(fā)電工程的建設(shè)要求很高，需要工作人員嚴(yán)格依照工程建設(shè)的要求進(jìn)行施工建設(shè)，深入調(diào)查并分析發(fā)電工程項(xiàng)目建設(shè)的進(jìn)程以及當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，在建設(shè)施工過(guò)程中，對(duì)新產(chǎn)生的問(wèn)題進(jìn)行分析，找出問(wèn)題發(fā)生的根源，討論合理的解決方案，保證風(fēng)電能源工程在建設(shè)過(guò)程中安全、有效施工，保證工程建造的質(zhì)量，保證投入生產(chǎn)使用后能夠?yàn)樯鐣?huì)帶來(lái)更多經(jīng)濟(jì)效益。

2.2降低功率耗損以及電網(wǎng)壓力

電網(wǎng)功率通常劃分為兩種：有功率消耗;無(wú)功率消耗。隨著風(fēng)電發(fā)電網(wǎng)在功率損耗方面的研究不斷深入，通過(guò)功率計(jì)算的方式，能夠及時(shí)有效發(fā)現(xiàn)電力線(xiàn)路中隱藏的故障以及潛在的安全隱患，在進(jìn)一步降低風(fēng)電網(wǎng)功率損耗的同時(shí)，還能夠降低用電負(fù)荷，保證電力設(shè)備的使用壽命。所以，要想更好地對(duì)風(fēng)電網(wǎng)的有效功率進(jìn)行計(jì)算，需要選擇合理的導(dǎo)線(xiàn)路徑，在傳輸量最大的基礎(chǔ)上降低電阻的壓力值，最大范圍內(nèi)降低以及減少有效功率的損耗，保證有效功率傳輸?shù)母咝浴?duì)產(chǎn)生的無(wú)效功率，要依據(jù)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的實(shí)際情況，有選擇地選用專(zhuān)業(yè)變壓器來(lái)負(fù)責(zé)電場(chǎng)的供電以及發(fā)電，針對(duì)性地進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。在我國(guó)當(dāng)前風(fēng)電新能源的發(fā)展現(xiàn)狀及其并網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)講，整合風(fēng)力電網(wǎng)資源，開(kāi)展無(wú)功補(bǔ)償，采用并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機(jī)以及靜止無(wú)功電力補(bǔ)償器三種電力損耗無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆绞健３浞纸Y(jié)合電網(wǎng)的基本特點(diǎn)以及電網(wǎng)建設(shè)的基本需求，針對(duì)性選擇可以最大限度降到風(fēng)力電網(wǎng)運(yùn)行負(fù)荷的建設(shè)方案，有效降低功率損耗，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)價(jià)值與社會(huì)效益。

2.3對(duì)并網(wǎng)技術(shù)和最大風(fēng)能捕獲技術(shù)的研究

風(fēng)電場(chǎng)受風(fēng)力和風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)影響很大，其出力往往不太均衡，會(huì)嚴(yán)重影響電網(wǎng)安全，因此，為了提高風(fēng)電系統(tǒng)的可靠性和系統(tǒng)應(yīng)對(duì)故障能力，以實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)聯(lián)網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)的友好支持，需要對(duì)并網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行深入研究。此外，風(fēng)能的密度較小，如何捕獲最大的風(fēng)能也是未來(lái)研究的方向。目前，對(duì)風(fēng)能進(jìn)行最優(yōu)捕獲的方法就是通過(guò)調(diào)節(jié)槳距和發(fā)電機(jī)組功率轉(zhuǎn)速。從電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、可靠性和可行性等方面考慮，對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)的并網(wǎng)技術(shù)和最大風(fēng)能捕獲技術(shù)的創(chuàng)新研發(fā)是當(dāng)前及未來(lái)發(fā)展風(fēng)電的首要任務(wù)。

2.4對(duì)海上風(fēng)電場(chǎng)技術(shù)研究

我國(guó)海域面積遼闊，海上風(fēng)力資源豐富，風(fēng)向穩(wěn)定，易安裝單機(jī)裝機(jī)容量較大的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，海上風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電未來(lái)有很大的發(fā)展空間。但是，由于海上風(fēng)力的不穩(wěn)定性以及沿海與負(fù)荷中心的距離較遠(yuǎn)問(wèn)題，對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)、海上風(fēng)電場(chǎng)電能輸送技術(shù)以及風(fēng)電場(chǎng)系統(tǒng)保護(hù)和維保技術(shù)、風(fēng)電場(chǎng)的協(xié)調(diào)控制技術(shù)都提出了更高的要求。因此，對(duì)海上風(fēng)電場(chǎng)技術(shù)的研究是風(fēng)電并網(wǎng)亟待解決的重要問(wèn)題。

2.5優(yōu)化布局結(jié)構(gòu)，合理規(guī)劃建設(shè)

為了能夠有效推動(dòng)風(fēng)力發(fā)電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展，結(jié)合實(shí)際情況，電網(wǎng)建設(shè)中推行“閉環(huán)結(jié)構(gòu)開(kāi)環(huán)運(yùn)行”的方式，通過(guò)此種方式的運(yùn)用可以有效保證電網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定。究其根本，是由于在網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)中，網(wǎng)絡(luò)主要是表現(xiàn)為環(huán)形的狀態(tài)，如果發(fā)生線(xiàn)路故障問(wèn)題，則轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛湫螒B(tài)。所以，如果線(xiàn)路出現(xiàn)故障問(wèn)題，要求相關(guān)人員可以合理運(yùn)用開(kāi)關(guān)，采用別的線(xiàn)路傳輸電能，確保電力系統(tǒng)正常運(yùn)行，為用戶(hù)提供供電服務(wù)，這樣不僅能夠降低線(xiàn)路故障對(duì)用戶(hù)帶來(lái)的不良影響，還可以避免電能損耗，確保電力設(shè)備可以安全穩(wěn)定運(yùn)行。故此，為風(fēng)力發(fā)電網(wǎng)的建設(shè)提供正確的發(fā)展方向，創(chuàng)造更大經(jīng)濟(jì)效益。

2.6延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，提升電壓質(zhì)量

縱觀當(dāng)前我國(guó)我國(guó)風(fēng)力發(fā)電站建設(shè)現(xiàn)狀來(lái)看，由于自身特性，地理位置較為偏僻，輸電線(xiàn)路較長(zhǎng)，提供供電服務(wù)時(shí)不可避免的出現(xiàn)電能損耗，帶來(lái)嚴(yán)重的資源浪費(fèi)現(xiàn)象。同時(shí)，電能損耗可能導(dǎo)致電壓偏低，電力系統(tǒng)無(wú)法正常負(fù)載運(yùn)行。多數(shù)情況下，電燈如果并未到使用壽命而亮度逐漸降低，就是由于低電壓?jiǎn)栴}導(dǎo)致，感應(yīng)電機(jī)的溫度隨之上升。為了能夠有效解決這一問(wèn)題，可以在變壓器上分別設(shè)置開(kāi)關(guān)，避免電壓過(guò)低和電能損耗。同時(shí)，充分發(fā)揮主導(dǎo)作用，提供充足資金支持，完善電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，推動(dòng)電力行業(yè)健康持續(xù)發(fā)展。

2.7探索實(shí)施多能互補(bǔ)

由于風(fēng)電的間歇、與不穩(wěn)定性特點(diǎn)，為了確保其并網(wǎng)運(yùn)行后對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定供電，應(yīng)建立配套電力調(diào)度及市場(chǎng)交易機(jī)制，在條件成熟的區(qū)域可以實(shí)施風(fēng)、光、水、火、儲(chǔ)等多種能源互補(bǔ)運(yùn)行，提升大電網(wǎng)消納風(fēng)電、光伏發(fā)電的能力和綜合效益。探索大型風(fēng)光水火儲(chǔ)多能互補(bǔ)系統(tǒng)一體化運(yùn)行方式，有效提高項(xiàng)目整體電力輸出功率的穩(wěn)定性。

結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)風(fēng)電新能源以及并網(wǎng)技術(shù)的分析與探討，對(duì)我國(guó)風(fēng)電能源的研發(fā)有了更深一步的了解，風(fēng)電能源的開(kāi)發(fā)以及并網(wǎng)技術(shù)的研發(fā)是充分利用風(fēng)電能源的關(guān)鍵所在，可以有效推進(jìn)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：汪天呈（1990.06.29—），男;黃山市;漢族;碩士研究生：研究方向：新能源并網(wǎng)研究;