調(diào)頻技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用及對電力系統(tǒng)的影響研究

楊濤

摘要：社會現(xiàn)代化發(fā)展進(jìn)程中，城市用量需求提升，采用傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)，無法滿足用戶多樣化需求，必須深度開發(fā)新能源。風(fēng)電技術(shù)屬于清潔能源技術(shù)，能夠有效應(yīng)用到電力系統(tǒng)中，社會關(guān)注度高。本文討論了風(fēng)力發(fā)電對電力系統(tǒng)的影響，分析了調(diào)頻技術(shù)的應(yīng)用問題。

關(guān)鍵詞：調(diào)頻技術(shù);風(fēng)力發(fā)電;技術(shù)應(yīng)用;電力系統(tǒng)影響

在新世紀(jì)發(fā)展中，國家對生態(tài)建設(shè)的重視度提升，各行業(yè)都深入踐行節(jié)能環(huán)保理念，深度開發(fā)和應(yīng)用風(fēng)能、太陽能。當(dāng)前，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展速度快，既可以緩解能源短缺問題，也可以滿足生態(tài)環(huán)保發(fā)展要求。因此，通過風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)生能量，可以滿足社會生產(chǎn)與生活需求，已經(jīng)成為重要關(guān)注話題。調(diào)頻技術(shù)應(yīng)用，能夠提升設(shè)備存儲容量，加強(qiáng)調(diào)頻能力，同時可以提升風(fēng)力發(fā)電效率，保障節(jié)能環(huán)保社會建設(shè)。

1、風(fēng)力發(fā)電對電力系統(tǒng)的影響

1.1慣性響應(yīng)與一次調(diào)頻能力下降

當(dāng)前，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展，造成傳統(tǒng)發(fā)電設(shè)備停運(yùn)，密切觀察風(fēng)電機(jī)組可知，其包括直驅(qū)型、雙饋型，二者工作原理相似，通過電力變化技術(shù)，科學(xué)控制風(fēng)電機(jī)組功率，確保電網(wǎng)能量相互協(xié)調(diào)。同時，為了保證風(fēng)能應(yīng)用效果，風(fēng)電機(jī)組在最大功率位置工作。當(dāng)系統(tǒng)處于低頻運(yùn)行狀態(tài)時，則必須做好調(diào)頻處理。為了確保電力系統(tǒng)運(yùn)行安全性與穩(wěn)定性，應(yīng)當(dāng)應(yīng)用調(diào)頻技術(shù)，減少風(fēng)電系統(tǒng)頻率變化所致波動問題。

1.2備用容量需求增加

實(shí)際發(fā)電量、用電需求處于動態(tài)平衡狀態(tài)時，能夠保證電力系統(tǒng)運(yùn)行安全性與穩(wěn)定性，同時加強(qiáng)供電服務(wù)質(zhì)量。風(fēng)力發(fā)電，會極大影響電力系統(tǒng)輸出穩(wěn)定性，所以要安裝備用容量。然而，風(fēng)力系統(tǒng)可變性大，突發(fā)因素會產(chǎn)生不良影響，無法實(shí)時動態(tài)監(jiān)控與預(yù)測。為了處理好上述問題，技術(shù)人員研究之后，應(yīng)用擴(kuò)大備用容量方式處理。按照實(shí)踐可知，當(dāng)風(fēng)電滲透率為10%時，則增加2%備用容量。從上述分析可知，為了提升風(fēng)力發(fā)電技術(shù)效率，應(yīng)當(dāng)組合應(yīng)用備用容量，增加資金投入量，因此必須做好綜合權(quán)衡。

2、風(fēng)力發(fā)電調(diào)頻技術(shù)

2.1轉(zhuǎn)子慣性控制技術(shù)

科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電成熟度提升。風(fēng)力發(fā)電機(jī)類型包括變速型、定速型。長期以來，風(fēng)力發(fā)電都采用鼠籠式發(fā)電機(jī)，可以為系統(tǒng)提供慣性支持，然而卻無法作用于頻率調(diào)節(jié)，容量比較小。比較不同類型發(fā)電機(jī)，大部分企業(yè)應(yīng)用變速發(fā)電機(jī)，由于其具備較強(qiáng)控制能力，因此適用機(jī)型比較多，整體應(yīng)用范圍廣。同時，此種技術(shù)具備可控變速功能，能夠靈活應(yīng)用到發(fā)電中，因此發(fā)電效率高。現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電技術(shù)不太先進(jìn)，技術(shù)缺陷與不足比較多，且風(fēng)機(jī)選擇比較嚴(yán)格，只可以選擇最大風(fēng)能捕獲，發(fā)電機(jī)維持在最大功率范圍內(nèi)，無法應(yīng)用調(diào)頻技術(shù)，因此操作控制的精準(zhǔn)度較低，存在不良缺陷與問題。盡管設(shè)備存在缺陷，然而本身控制效果佳，只需完善系統(tǒng)，即可使電機(jī)做出反應(yīng)，適應(yīng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)頻率變化，實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)控功能。

2.2變槳控制技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電中，會由于風(fēng)力不足，而使用調(diào)頻技術(shù)。當(dāng)風(fēng)力較大時，則應(yīng)用變槳控制方式適應(yīng)風(fēng)力。實(shí)踐操作中，精準(zhǔn)操控槳距角，改變槳葉、風(fēng)角度、輸入能量大小等，將其控制在最大功率下，預(yù)留容量備用，高效控制頻率。當(dāng)環(huán)境風(fēng)力緩和時，應(yīng)當(dāng)擴(kuò)大槳距角，以此增加備用功率。變槳技術(shù)，對風(fēng)力發(fā)電的影響大，所以必須加強(qiáng)操控效果，適用范圍廣，能夠應(yīng)用到不同風(fēng)速條件下。然而，變槳控制技術(shù)也存在不足，由于其為機(jī)械構(gòu)造，因此反應(yīng)緩慢，并且會出現(xiàn)損傷問題，阻礙機(jī)體運(yùn)行效果。盡管變槳控制技術(shù)的缺陷與不足較多，然而額定風(fēng)力下的作用顯著，經(jīng)濟(jì)效益明顯高于支出。

2.3轉(zhuǎn)子超速控制

在超速運(yùn)轉(zhuǎn)中，轉(zhuǎn)子可以實(shí)現(xiàn)高效控制，屬于技術(shù)人員深度思考問題。工作實(shí)踐中，風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行速率保留，便于后續(xù)使用，備用功率多為一次頻率調(diào)節(jié)使用。在超速控制中，針對一次頻率的調(diào)節(jié)響應(yīng)速度實(shí)現(xiàn)。當(dāng)響應(yīng)速度加快時，則降低風(fēng)機(jī)保留影響，但是無法有效控制風(fēng)機(jī)盲區(qū)。盲區(qū)內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)速度超限，需要通過槳距角維持功率變化，保證系統(tǒng)運(yùn)行正常化。從上述分析可知，轉(zhuǎn)子超速適用范圍具備約束性，應(yīng)當(dāng)在額定風(fēng)速下運(yùn)轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子超速的時間要求比較低，能夠應(yīng)用到多數(shù)情況下，減少風(fēng)力發(fā)電的不良損失。

2.4儲能參與風(fēng)電調(diào)頻

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，儲能系統(tǒng)屬于重要存在，屬于重要后勤保障，維護(hù)機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)正常化，可以有效儲備能源，且儲能系統(tǒng)的靈活性較強(qiáng)。針對系統(tǒng)指令，可以在短時內(nèi)分析，并且做出正確反應(yīng)，穩(wěn)定性非常強(qiáng)度，能夠有效作用到頻率調(diào)節(jié)中。當(dāng)使用合理時，儲能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益高;當(dāng)使用不合理時，則會加劇經(jīng)濟(jì)損失。當(dāng)質(zhì)量不合格時，對風(fēng)力發(fā)電發(fā)展影響大。因此工程實(shí)踐中，技術(shù)人員必須提出問題處理方法。按照相關(guān)分析可知，結(jié)合儲能系統(tǒng)、轉(zhuǎn)子控制，可以規(guī)避上述不良問題。轉(zhuǎn)速控制中，必須確保系統(tǒng)運(yùn)行積極性，必須及時對系統(tǒng)頻率變化做出反應(yīng)，并且進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，以此確保儲能系統(tǒng)儲存大量能量，獲得較高經(jīng)濟(jì)效益，不斷提升成本控制效果。在變槳控制技術(shù)中，系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)操作中，應(yīng)當(dāng)發(fā)揮出儲能系統(tǒng)作用和價(jià)值，無其他因素干擾影響是，能夠降低運(yùn)行成本。基于大局角度分析，儲能系統(tǒng)對風(fēng)力發(fā)電的作用影響非常大，還會危害風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行，必須確保儲能系統(tǒng)應(yīng)用合理性，以此獲得高經(jīng)濟(jì)效益。

3、結(jié)束語

綜上所述，風(fēng)電技術(shù)成熟度提升，能夠有效保障電力系統(tǒng)運(yùn)行安全性。將調(diào)頻技術(shù)應(yīng)用到風(fēng)力發(fā)電中，能夠處理風(fēng)機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定問題，不斷提升技術(shù)應(yīng)用效率。但是，我國風(fēng)力技術(shù)研究的限制大，需要深入探究技術(shù)應(yīng)用問題。技術(shù)人員聯(lián)合傳統(tǒng)電力技術(shù)優(yōu)勢，注重新技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用，全面提升風(fēng)電技術(shù)使用效率，為電力系統(tǒng)運(yùn)行提供保障。

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基金項(xiàng)目：云南省教育廳科學(xué)基金項(xiàng)目（2021J1073）