能源互聯網背景下風力發電關鍵技術

（九江職業技術學院，江西九江市，332007）王亞飛

當前，如何高效利用分布式電源，引起了國內外學者以及相關工作人員的廣泛關注。對分布式能源主要利用方式為在當地條件允許情況下進行存儲，并就地使用。而微網則是高效利用分布式能源的一種重要應用方式，為工業用戶或者冷熱電商業以及移動供電或者海島供電提供可行性方案。隨著分布式電源、分布式儲能以及電動汽車等負載逐步接入電網，供配電系統及其格局發生著重大變化，主要表現為微電網和大電網之間呈現相輔相成、共同進步、共同發展的態勢。依據當前實際情況，構建以交直流混合運行方式為支撐的多層次環狀網絡組織，從而建設供需互動的能源互聯網是大勢所趨。

1 能源互聯網概述

1.1 能源互聯網定義

可再生能源是能源互聯網的主要能量供應來源。在“雙碳”目標的要求下，目前，可再生能源以風力發電和太陽能光伏發電為主，但是這些發電方式因其特點，相比傳統發電有著高度的不可控性和不確定性。因此，需要有關工作人員合理使用大數據技術進行精準分析，預測發電站負荷波動情況以及發電情況，從而維持整體供電電網供需平衡。

能源互聯網應需而生，它綜合利用電力電子技術、信息技術、智能管理技術，把大量散亂的分布式能量采集裝置、能量存儲裝置和各類負載互聯起來，形成能量可雙向流動且對等交換與共享的新型智能電力網絡。在合理、廣泛、充分利用分布式能源的同時，通過構建實時互動的資源管理平臺，建設出具有更強系統性和安全性的能源體系。

1.2 實時調控發電

傳統電網主要采用“源隨荷動”的配電方式。通過調節電網側的發電，從而達到維持電網持續、穩定、高效運行目的。但是當接入可再生能源時，因會受到當地氣候以及環境影響，要想保證整體平穩安全運行，應實時調控發電側[1]。①發電側。根據當前電網調壓實際要求，動態調控輸出負荷，若是電網、電站處于“斷開”狀態，則可儲存電能，或進行電能轉化。從而最大程度提升可再生能源整體利用率，并且實現了多元能源的相互關聯；②電網側。要想進一步提高可再生能源利用率，可在電網正常運行期間通過功率預測系統，調節發電廠站輸出功率。可再生能源電廠，主要采用“拔叉式”方式接入電網。同時考慮到氣候、季節以及地理環境等因素影響和制約，部分發電站不能實現實時供電。因此，需要部分發電站在有功率輸出情況下，接入電網，但是若是沒有輸出功率，則需要在電網接入端“拔掉電站”。

2 能源互聯網主要特點

能源互聯網以先進信息平臺為框架、以智能化可自我學習的控制為重要方式，將能源生產端、能源傳輸端、能源消費端的數以億計的設備、機器、系統連接起來，可以實現供能網絡（如供電、供氣、供冷/熱等網絡）的協調互動，使各種資源的配置達到最優化。

能源互聯網還可以實時匹配供需信息，整合分散需求，形成能源交易和需求響應。在服務上滿足能源供應者和消費者的不同綜合化、個性化以及智能化需求，促進形成能源生態圈，有助于人與自然和諧發展。

3 能源互聯網背景下風力發電關鍵技術

3.1 新能源發電技術

新能源不僅包含太陽能、風能以及生物質能等傳統意義上的可再生能源，也包括小堆核電、頁巖氣等新型分散能源。所以基于互聯網云平臺，新能源發電關鍵技術不僅涵蓋生產、輸送、轉換、利用可再生能源過程中的相關技術，同時也包含先進儲能、大容量遠距離輸電、新能源發電、微網以及標準化等技術以及運行控制、高效發電以及能源轉換等技術。

3.2 先進能源電力電子技術

新進能源電力電子技術主要包含小容量或者大容量、高電壓控制技術、低損耗電力電子器件技術以及新型電力電子設備技術等。比如，一種新型半導體材料做成的電力電子器件，其相比于Si半導體器件來說，具有較強耐高溫、損耗較低以及反向截止電壓較高等特點，隨著研發的進一步深入，在今后輸配電系統中，可能成為新一代低損耗、高電壓以及大功率電子裝置主要組成部分。另外，隨著新型電力系統下電網波動性增強，為了保障電力系統穩定、高效，對于動態補波補功的新型電力電子設備需求將會顯著提升。

同時，在控制技術方面，研發人員一直在不斷優化數字信號處理器性能，從而使系統控制整體流程具有較強多樣性、合理性以及靈活性[3]。

3.3 先進儲能技術

先進儲能技術主要包括：電池儲能技術、壓縮空氣儲能技術、超級電容器儲能技術、氫存儲技術、超導儲能以及P2G等技術。儲能設備從物理角度方面來講，包括調頻輔助服務、大電網調峰設備以及樓宇、家庭以及園區等用戶端模塊。光伏太陽能發電等可再生能源設備的輸出功率，會隨著周邊環境變化而變化，為確供電整體具有較強可靠性以及持續性，應合理構建儲能裝置。

電容儲能和超導儲能可有效改善系統波動頻率以及風電輸出功率，應基于當地環境合理構建。飛輪儲能系統可通過充放電控制，從根本上實現參與控制電網頻率以及平滑輸出功率。壓縮空氣儲能，在長時間以及大規模電能存儲存在優勢。

在電力系統正常運行過程中，新型節能材料以及儲能技術被廣泛應用在發電、輸電、配電以及用電各個環節，在互聯網背景下，如何進一步完善優化傳統電力系統，是有關人員進行深入研究和探討的重要方向之一。

3.4 遠距離大容量輸電技術

能源地理分布不均衡，遠距離輸送電能成為其主要解決途徑。其中，特高壓輸電以其大規模、遠距離、高效率的特性在我國已進入快速發展階段。特高壓輸電可緩解輸送線路損耗、系統不穩定、電流易短路等問題，有效解決能源與負荷分配不匹配，實現能源從就地平衡到大范圍配置的根本性轉變，是堅強智能電網的重要組成部分。

在智能電網背景下，可以特高壓骨干網為基礎，合理構建高壓直流可再生能源基地，利用當地資源的互補性、靈活性、可靠性以及安全性，構建直流以及交流混合電網。遠距離大容量輸電技術主要包含：柔性直流輸電、可靈活操作多段直流輸電、海底電纜、直流電網以及運行控制等技術。直流電網技術與其他技術有著明顯不同，其能進一步解決，因能源分布不均勻，從而出現遠距離傳送問題、新能源消納問題、廣域并網問題。

4 結語

綜上所述，新的能源體系需要自主學習型、智慧化“能源互聯網”。相關人員應提高對能源互聯網重視程度，通過不斷創新和發展，構建開放式管理及服務平臺，配置合理的交易準則以及技術標準，形成“能源資產市場”，實現能源資產的全生命周期管理，促進其可持續發展。