淺談風能發(fā)電利與弊

摘要:風能作為清潔能源發(fā)展十分迅速，在風過程中也必然有利有弊，文章針對風電發(fā)展的現(xiàn)狀以及風電并網(wǎng)的利弊做了簡要的分析并提出了一點參考的解決方案，但是風電作為極具潛力的能源所需的研究和探索不是一朝一夕可以完成的。

關鍵詞:風能發(fā)電;電壓波動;系統(tǒng)影響;風電規(guī)劃;風電問題

中圖分類號:TM641文獻標識碼:A文章編號:1006-8937(2009)14-0098-01

縱觀世界范圍，能源形勢不容樂觀，煤炭資源日漸匱乏，以目前的消耗速度來看支撐不到2050年;石油資源價格不斷飆升，世界范圍內(nèi)的是有爭奪愈來愈烈;環(huán)境污染問題又不容忽視成為了全球各國普遍關注的問題。電能作為一種清潔可再生的二次能源受到了普遍的青睞，但是電能的產(chǎn)生對一次能源的消耗量相當巨大，因此尋找一種清潔的一次能源來發(fā)電就逐漸受到了普遍的關注。風能發(fā)電也就應運而生。但是風能發(fā)電也存在這一些難以解決的問題，如風電并網(wǎng)對系統(tǒng)的影響以及風力發(fā)電的規(guī)劃是擺在眼前的現(xiàn)實問題。

1風能發(fā)電優(yōu)勢突出

1.1風能發(fā)電對于環(huán)保貢獻巨大

風能資源量大質(zhì)優(yōu)，風力發(fā)電優(yōu)勢突出，世界性范圍內(nèi)風電發(fā)展迅速。到達地球2%的太陽能可轉(zhuǎn)化成風能，以此來計，風能總量比水能更大，有人算過，只需地面風力的1% ，就能滿足全球發(fā)電能量需要。而且風能發(fā)電對環(huán)境無任何破壞，只要修建必要的采風發(fā)電裝置即可，不像水能發(fā)電那樣需要修建大壩蓄水發(fā)電，必然會對環(huán)境做出一些不可自恢復的改變，會影響當?shù)氐纳鷳B(tài)發(fā)展和原始的自然景觀，有時甚至會影響到原住民的生活。對于由發(fā)電而引起的溫室氣體排放問題來說，燃煤火電最嚴重，燃油火電次之，核電較少，風電最少。核電雖然和風電的溫室氣體排風量差不多，相比火電小了兩個數(shù)量級，但是核電的污染問題目前還沒辦法解決，因此風力發(fā)電有著得天獨厚的優(yōu)勢。從經(jīng)濟角度衡量，風力發(fā)電優(yōu)勢更加巨大，可謂一本萬利，只需前期建設裁縫發(fā)電設備和后期的較少的維護費用即可，并不需要像火電核電那樣無限期的投入日漸高昂的成本。此外火電核電等熱電設備還必須耐受高溫高壓，風電則沒此多余的擔心。

1.2風力發(fā)電在世界范圍發(fā)展迅速

由于意識到風力發(fā)電的巨大優(yōu)勢，世界各國都開始競相發(fā)展風力發(fā)電。世界性的風電發(fā)展以前所未有的速度進行著，全世界的風電在1999年已經(jīng)達到了1萬MW，而更值得驚奇的是這個數(shù)字在2000年的時候就已經(jīng)翻了一番達到了2萬MW以上，2005年的時候又超過了3萬MW。風電發(fā)展主要以歐洲為主，占到了風電總量的2/3，北美占到了1/5，亞洲是1/8。德國作為風電第一大國，風力發(fā)電總量是15 688MW，占全國發(fā)電量的6.2%，占世界風電總量的33%。由于風電的發(fā)展使德國的溫室氣體排放量大為減少，2004年德國新建1 200多臺發(fā)電用風車，裝機容量超過2 000MW，居世界首位。而目前相對風電量最大的是丹麥，目前的風電總量已經(jīng)超過了全國發(fā)電總量的10%，丹麥規(guī)劃到2030年，風力發(fā)電將占總發(fā)電裝機的50%。我國的風電事業(yè)發(fā)展也較為迅速，已從1997年排列在世界第十位而躍居到現(xiàn)在的第八位，預計今后還將有更大的進步。我國的風力資源相當豐富，居世界首位，因此發(fā)展?jié)摿κ志薮?。目前開發(fā)還很不足，主要在內(nèi)蒙、新疆和沿海一些地區(qū)，但是還沒有形成真正的規(guī)模，有待于進一步的開發(fā)和探索。

2風力發(fā)電問題不容忽視

在風力發(fā)電巨大優(yōu)勢面前也不能盲目的樂觀，由畢竟風力發(fā)電所帶來的問題還沒有十分完美的解決，好有待繼續(xù)研究和努力。

2.1風力發(fā)電并網(wǎng)

風力發(fā)電并網(wǎng)后會對系統(tǒng)產(chǎn)生不小的影響，會影響到系統(tǒng)的電壓波動和電能質(zhì)量，還會造成諧波污染。其中由風電并網(wǎng)所引起的電壓波動和閃變是風電并網(wǎng)的主要負面影響。電壓波動為一系列電壓變動或工頻電壓包絡線的周期性變化，閃變是人對燈光照度波動的主觀視感。雖然現(xiàn)在風力發(fā)電機組大都采用軟并網(wǎng)方式，但是啟動時仍會產(chǎn)生較大的沖擊電流，使得風電機組輸出的功率不穩(wěn)定，進而會導致電壓的波動和閃變。電壓的波動和閃變會使電燈閃爍，電動機轉(zhuǎn)速變化嚴重影響到工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量，在某些特殊行業(yè)電壓不穩(wěn)會使一些精密的儀器出現(xiàn)測量錯誤，嚴重時還會引發(fā)重大事故。除了電壓問題，風電并網(wǎng)還會引入諧波污染。變速風機需通過整流和逆變裝置接入系統(tǒng)，由于風速并不能穩(wěn)定在一個特定值，因此會造成大量的諧波污染。雖然諧波污染對風電并網(wǎng)有較大影響，但與電壓波動相比就顯得小多了。

2.2風電對電網(wǎng)功率和暫態(tài)穩(wěn)定性的影響

風力發(fā)電由于風速變化莫測，使得風電上網(wǎng)功率也隨之不斷振蕩，當風電的擾動頻率接近系統(tǒng)固有的振蕩頻率時，就會引起大幅度的功率振蕩，并且振蕩的幅度會隨著擾動的幅度而變化。擾動幅度不僅與風電擾動有關，也與系統(tǒng)本身的參數(shù)有關，因此可考慮從兩方面著手減少擾動對電網(wǎng)的強迫功率振蕩。風電并網(wǎng)不僅會對系統(tǒng)產(chǎn)生強迫的功率振蕩，還會對系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。當然這種影響在風電裝機容量較小時顯得微不足道，但是當一旦風電在系統(tǒng)中占有比較多的份額時，這種影響就不容忽視了，否則當并網(wǎng)的風電突然變化時，系統(tǒng)有可能由于振蕩過大而不能保持暫態(tài)穩(wěn)定而失去穩(wěn)定，出現(xiàn)電力系統(tǒng)大的崩潰。總之如果并網(wǎng)的風電份額較高而系統(tǒng)較脆弱時，并網(wǎng)產(chǎn)生的負面影響是十分巨大的。

3電池儲能的應用

風能作為清潔能源大力發(fā)展以來，風電的問題也越來越受到電力工作人員的關注。但是風能作為一種間歇性能源，加之風能資源的預測準確度并不能完全符合電力系統(tǒng)對電能質(zhì)量的要求，尋求新途徑新思路解決風電對系統(tǒng)的影響也自然成了許多電力行業(yè)工作人員的目標。采用靜止無功補償器可快速補償無功功率，維持風力發(fā)電電源接入點電壓的穩(wěn)定，但不能調(diào)節(jié)風電場輸出的有功功率。而采用電池儲能系統(tǒng)可以較好的解決這一問題，及可以保證上網(wǎng)電壓的穩(wěn)定，又可以補償有功功率，不會對系統(tǒng)產(chǎn)生不利的影響?？梢赃x擇由蓄電池組、整流裝置和逆變裝置組成的柔性交流輸電系統(tǒng)作為儲能系統(tǒng)。

4結 語

風能作為一種清潔的能源，在二十一世紀資源匱乏，環(huán)境問題突出的今天有著相當大的吸引力，世界大范圍內(nèi)發(fā)展風力發(fā)電技術來取代傳統(tǒng)的燃煤和燃油火電。在風電發(fā)展方面比較先進的是德國和丹麥等國家，我國的風電雖然較之前有了較大的發(fā)展，但是和世界先進水平還有較大的差距。在風電發(fā)展方面，除了看到其優(yōu)點以外，缺點也不容忽視，對于電力系統(tǒng)電壓和功率的影響都值得去深入的探索和研究。目前可以通過電池儲能技術解決較少風電對系統(tǒng)的影響，要使風電大面積發(fā)展所要做的工作還有很多。

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