淺論現(xiàn)代風(fēng)能發(fā)電的利與弊

摘 要 風(fēng)能作為清潔能源發(fā)展十分迅速，在風(fēng)電發(fā)揮在那過程中也必然有利有弊，文章針對風(fēng)電發(fā)展的現(xiàn)狀以及風(fēng)電并網(wǎng)的利弊做了簡要的分析并提出了一點(diǎn)參考的解決方案，但是風(fēng)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(guān)鍵詞 風(fēng)能發(fā)電 電壓波動 系統(tǒng)影響 風(fēng)電規(guī)劃 風(fēng)電問題

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(jià)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(guān)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(dāng)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(guān)注。風(fēng)能發(fā)電也就應(yīng)運(yùn)而生。但是風(fēng)能發(fā)電也存在這一些難以解決的問題，如風(fēng)電并網(wǎng)對系統(tǒng)的影響以及風(fēng)力發(fā)電的規(guī)劃是擺在眼前的現(xiàn)實(shí)問題。

一、風(fēng)能發(fā)電優(yōu)勢突出

（一） 風(fēng)能發(fā)電對于環(huán)保貢獻(xiàn)巨大

風(fēng)能資源量大質(zhì)優(yōu)，風(fēng)力發(fā)電優(yōu)勢突出，世界性范圍內(nèi)風(fēng)電發(fā)展迅速。到達(dá)地球2%的太陽能可轉(zhuǎn)化成風(fēng)能，以此來計(jì)，風(fēng)能總量比水能更大，有人算過，只需地面風(fēng)力的1% ，就能滿足全球發(fā)電能量需要。而且風(fēng)能發(fā)電對環(huán)境無任何破壞，只要修建必要的采風(fēng)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(fù)的改變，會影響當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)發(fā)展和原始的自然景觀，有時(shí)甚至?xí)绊懙皆∶竦纳睢τ谟砂l(fā)電而引起的溫室氣體排放問題來說，燃煤火電最嚴(yán)重，燃油火電次之，核電較少，風(fēng)電最少。核電雖然和風(fēng)電的溫室氣體排風(fēng)量差不多，相比火電小了兩個(gè)數(shù)量級，但是核電的污染問題目前還沒辦法解決，因此風(fēng)力發(fā)電有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。從經(jīng)濟(jì)角度衡量，風(fēng)力發(fā)電優(yōu)勢更加巨大，可謂一本萬利，只需前期建設(shè)裁縫發(fā)電設(shè)備和后期的較少的維護(hù)費(fèi)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(shè)備還必須耐受高溫高壓，風(fēng)電則沒此多余的擔(dān)心。

（二）風(fēng)力發(fā)電在世界范圍發(fā)展迅速

由于意識到風(fēng)力發(fā)電的巨大優(yōu)勢，世界各國都開始競相發(fā)展風(fēng)力發(fā)電。世界性的風(fēng)電發(fā)展以前所未有的速度進(jìn)行著，全世界的風(fēng)電在1999年已經(jīng)達(dá)到了10000MW，而更值得驚奇的是這個(gè)數(shù)字在2000年的時(shí)候就已經(jīng)翻了一番達(dá)到了20000MW以上，2005年的時(shí)候又超過了30000MW。風(fēng)電發(fā)展主要以歐洲為主，占到了風(fēng)電總量的2/3，北美占到了1/5，亞洲是1/8。德國作為風(fēng)電第一大國，風(fēng)力發(fā)電總量是15688MW，占全國發(fā)電量的6.2%，占世界風(fēng)電總量的33%。

由于風(fēng)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1200多臺發(fā)電用風(fēng)車，裝機(jī)容量超過2000MW，居世界首位。而目前相對風(fēng)電量最大的是丹麥，目前的風(fēng)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(fēng)力發(fā)電將占總發(fā)電裝機(jī)的50 %。我國的風(fēng)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(yù)計(jì)今后還將有更大的進(jìn)步。我國的風(fēng)力資源相當(dāng)豐富，居世界首位，因此發(fā)展?jié)摿κ志薮蟆Ｄ壳伴_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(jìn)一步的開發(fā)和探索。

二、風(fēng)力發(fā)電問題不容忽視

在風(fēng)力發(fā)電巨大優(yōu)勢面前也不能盲目的樂觀，由畢竟風(fēng)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。

（一）風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)

風(fēng)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(fēng)電并網(wǎng)所引起的電壓波動和閃變是風(fēng)電并網(wǎng)的主要負(fù)面影響。電壓波動為一系列電壓變動或工頻電壓包絡(luò)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(fēng)力發(fā)電機(jī)組大都采用軟并網(wǎng)方式，但是啟動時(shí)仍會產(chǎn)生較大的沖擊電流，使得風(fēng)電機(jī)組輸出的功率不穩(wěn)定，進(jìn)而會導(dǎo)致電壓的波動和閃變。電壓的波動和閃變會使電燈閃爍，電視機(jī)畫面不穩(wěn)定，電動機(jī)轉(zhuǎn)速變化嚴(yán)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(cuò)誤，嚴(yán)重時(shí)還會引發(fā)重大事故。除了電壓問題，風(fēng)電并網(wǎng)還會引入諧波污染。變速風(fēng)機(jī)需通過整流和逆變裝置接入系統(tǒng)，由于風(fēng)速并不能穩(wěn)定在一個(gè)特定值，因此會造成大量的諧波污染。雖然諧波污染對風(fēng)電并網(wǎng)有較大影響，但與電壓波動相比就顯得小多了。

（二）風(fēng)電對電網(wǎng)功率和暫態(tài)穩(wěn)定性的影響

風(fēng)力發(fā)電由于風(fēng)速變化莫測，使得風(fēng)電上網(wǎng)功率也隨之不斷振蕩，當(dāng)風(fēng)電的擾動頻率接近系統(tǒng)固有的振蕩頻率時(shí)，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(fēng)電擾動有關(guān)，也與系統(tǒng)本身的參數(shù)有關(guān)，因此可考慮從兩方面著手減少擾動對電網(wǎng)的強(qiáng)迫功率振蕩。風(fēng)電并網(wǎng)不僅會對系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)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(dāng)然這種影響在風(fēng)電裝機(jī)容量較小時(shí)顯得微不足道，但是當(dāng)一旦風(fēng)電在系統(tǒng)中占有比較多的份額時(shí)，這種影響就不容忽視了，否則當(dāng)并網(wǎng)的風(fēng)電突然變化時(shí)，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?？傊绻⒕W(wǎng)的風(fēng)電份額較高而系統(tǒng)較脆弱時(shí)，并網(wǎng)產(chǎn)生的負(fù)面影響是十分巨大的。

三、電池儲能的應(yīng)用

風(fēng)能作為清潔能源大力發(fā)展以來，風(fēng)電的問題也越來越受到電力工作人員的關(guān)注。但是風(fēng)能作為一種間歇性能源，加之風(fēng)能資源的預(yù)測準(zhǔn)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(fēng)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(biāo)。采用靜止無功補(bǔ)償器可快速補(bǔ)償無功功率，維持風(fēng)力發(fā)電電源接入點(diǎn)電壓的穩(wěn)定，但不能調(diào)節(jié)風(fēng)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(bǔ)償有功功率，不會對系統(tǒng)產(chǎn)生不利的影響。可以選擇由蓄電池組、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)。

四、結(jié)論

風(fēng)能作為一種清潔的能源，在二十一世紀(jì)資源匱乏，環(huán)境問題突出的今天有著相當(dāng)大的吸引力，世界大范圍內(nèi)發(fā)展風(fēng)力發(fā)電技術(shù)來取代傳統(tǒng)的燃煤和燃油火電。在風(fēng)電發(fā)展方面比較先進(jìn)的是德國和丹麥等國家，我國的風(fēng)電雖然較之前有了較大的發(fā)展，但是和世界先進(jìn)水平還有較大的差距。在風(fēng)電發(fā)展方面，除了看到其優(yōu)點(diǎn)以外，缺點(diǎn)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(shù)解決較少風(fēng)電對系統(tǒng)的影響，要使風(fēng)電大面積發(fā)展所要做的工作還有很多。