風(fēng)力發(fā)電及風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)現(xiàn)狀與展望

孫 婧（1.長春工業(yè)大學(xué)，吉林 長春 130012；2.龍?jiān)矗ㄅd安盟）風(fēng)力發(fā)電有限公司，內(nèi)蒙古 興安盟 137400）

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風(fēng)力發(fā)電及風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)現(xiàn)狀與展望

孫 婧1，2
（1.長春工業(yè)大學(xué)，吉林 長春 130012；2.龍?jiān)矗ㄅd安盟）風(fēng)力發(fā)電有限公司，內(nèi)蒙古 興安盟 137400）

摘 要：風(fēng)力發(fā)電是一種綠色環(huán)保的可再生發(fā)電方式，世界上每個(gè)國家對(duì)風(fēng)力發(fā)電都非常重視。尤其是我國這樣風(fēng)能資源豐富的國家，必須大力開展風(fēng)力發(fā)電技術(shù)研究，減少對(duì)暢通煤炭發(fā)電的依賴，目前我國風(fēng)力發(fā)電技術(shù)正在逐步提高，但是同發(fā)達(dá)國家相比依然有很大的差距。以下本文將對(duì)當(dāng)前我國風(fēng)電力發(fā)電技術(shù)的現(xiàn)狀做出分析探討和展望，希望給大家一些有益的參考。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電并網(wǎng)；控制技術(shù)；現(xiàn)狀

1　目前風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀

（1）世界風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀主要可以從幾個(gè)國家分析。首先講美國，美國的風(fēng)能裝機(jī)一直不斷增加，2003年美國新增風(fēng)電裝機(jī)容量1687MW，其后風(fēng)力發(fā)電裝置數(shù)量也在一直穩(wěn)步增加，同時(shí)風(fēng)電占據(jù)國家電力比例的部分也很高，當(dāng)然美國的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)也面臨著一些問題。其次是丹麥，丹麥?zhǔn)抢蔑L(fēng)力發(fā)電技術(shù)應(yīng)用最早的國家之一，同時(shí)他也是世界上使用風(fēng)電比例最高國家，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)主要產(chǎn)業(yè)，大約有一半風(fēng)力發(fā)電都是丹麥。然后說一下德國，德國也是世界上風(fēng)力發(fā)電規(guī)模最大的國家，風(fēng)電機(jī)制造能力和制造水平也非常之高，因此國內(nèi)安裝的設(shè)備都是本國制造。最后，根據(jù)美國風(fēng)能協(xié)會(huì)等相關(guān)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)最發(fā)達(dá)國家就是美國、德國和西班牙。（2）中國風(fēng)電發(fā)展方面也是利用風(fēng)能最早的國家，可以開發(fā)利用的風(fēng)能資源次于蘇聯(lián)和美國，是排在世界第三水平，我國風(fēng)力發(fā)電大多都是起源于政府對(duì)于風(fēng)力發(fā)電重視程度，裝機(jī)容量不斷增加，根據(jù)統(tǒng)計(jì)臺(tái)灣省累計(jì)風(fēng)機(jī)組就有1850臺(tái)，有59個(gè)風(fēng)電場(chǎng)，現(xiàn)在國家對(duì)外發(fā)展MW級(jí)風(fēng)機(jī)，制造風(fēng)機(jī)最大容量是600kW，目前我國的計(jì)劃是要在2015年時(shí)達(dá)到風(fēng)力發(fā)電總量達(dá)到7GW。

2　風(fēng)電發(fā)展趨勢(shì)展望

（1）風(fēng)力發(fā)電歷經(jīng)幾十年的發(fā)展，技術(shù)日趨成熟，裝機(jī)量不斷增加，單機(jī)容量也大幅度提升。上世紀(jì)八十年代單機(jī)容量普遍在55kW，至2003年上半年安裝的臺(tái)風(fēng)機(jī)總功率是853MW，平均每臺(tái)額定功率是1558kW。另外風(fēng)力發(fā)電技術(shù)成熟后也進(jìn)入了商業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)階段，變漿調(diào)節(jié)方式也不斷取代了失速功率調(diào)節(jié)方式，同時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)器也存在很多缺陷問題，在風(fēng)速超過有一定額定值時(shí)候，發(fā)電功率會(huì)下降，要采用調(diào)節(jié)方式進(jìn)行一定克服缺陷問題。（2）另一個(gè)發(fā)展就是變速恒頻方式迅速取代了恒速方式，使得風(fēng)力機(jī)葉尖速度達(dá)到最佳效果，從而最大限度利用風(fēng)能進(jìn)行風(fēng)力機(jī)運(yùn)行效率提高。同時(shí)運(yùn)行可靠性也不斷提高，風(fēng)電機(jī)組的年利用率不斷提高了95%，風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)是相當(dāng)可靠的發(fā)電方式，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)和檢測(cè)自動(dòng)控制技術(shù)以后確保風(fēng)機(jī)運(yùn)行可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化運(yùn)行，另外傳感技術(shù)的應(yīng)用可以讓風(fēng)機(jī)通過傳感器采集風(fēng)速、風(fēng)向等風(fēng)力信息，然后反饋給計(jì)算機(jī)進(jìn)行調(diào)整，促使風(fēng)機(jī)適應(yīng)風(fēng)力變化，確保風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行。（3）我國從20世紀(jì)70年代就一直研制大型風(fēng)電機(jī)組，已經(jīng)基本掌握了風(fēng)電機(jī)組制造技術(shù)，近幾年也已經(jīng)有了很好發(fā)展，裝機(jī)市場(chǎng)份額也不斷得到一定增長。

3　目前我國風(fēng)力發(fā)電存在問題

我國幅員遼闊，地形迥異，風(fēng)能儲(chǔ)備也是異常豐富，例如我國內(nèi)蒙古地區(qū)的風(fēng)電若完全開發(fā)其產(chǎn)出能源完全可以媲美三峽水電容量。但是由于技術(shù)落后，我國同國際上相比，尤其同美國的風(fēng)電技術(shù)相比還比較落后，總?cè)萘繀s是美國20年前裝機(jī)容量，和風(fēng)能資源電力裝機(jī)融來那個(gè)相比，遠(yuǎn)遠(yuǎn)地域印度國家，整體上我國風(fēng)能資源還非常落后，所以有很多問題制約我國風(fēng)電裝機(jī)容量問題，大致可以分為幾個(gè)方面：（1）首先是政策問題，目前我國缺乏對(duì)可再生能源開發(fā)的有力的政策支持，包括科研資金投入和減少對(duì)環(huán)保企業(yè)稅收和政策手續(xù)等，同時(shí)也缺乏相應(yīng)的支持可再生能源發(fā)展的法規(guī)法律。（2）其次就是技術(shù)問題。風(fēng)能資源發(fā)電同煤炭發(fā)電不一樣，因?yàn)轱L(fēng)能發(fā)電資源不確定性較大，這就會(huì)導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組輸出功率波動(dòng)，繼而影響電能質(zhì)量，因此，我們說電壓波動(dòng)和閃變都是風(fēng)力發(fā)電對(duì)于電網(wǎng)質(zhì)量主要不良影響因素問題。（3）風(fēng)力發(fā)電引起的電壓波動(dòng)和閃變采用靜止裝置都不斷減小，由于風(fēng)資源不確定性，導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)單機(jī)容量增加，所以風(fēng)力發(fā)電就引起了電壓波動(dòng)閃變需要進(jìn)一步提高。（4）電力系統(tǒng)保護(hù)配置和整定計(jì)算都沒有考慮到風(fēng)電場(chǎng)影響問題，只是簡單的將風(fēng)電場(chǎng)做為一個(gè)負(fù)荷，當(dāng)大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)接入到系統(tǒng)后，電網(wǎng)就會(huì)發(fā)生故障問題，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組短路，這時(shí)候就需要系統(tǒng)能夠很好保護(hù)配置和整定風(fēng)電場(chǎng)影響問題，也就是實(shí)際運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致很多誤動(dòng)問題。（5）風(fēng)電場(chǎng)對(duì)于系統(tǒng)繼電保護(hù)也會(huì)產(chǎn)生很大影響問題，在進(jìn)行系統(tǒng)繼電保護(hù)配置和整定時(shí)候，要及時(shí)對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)的短路電流進(jìn)行一定合理安排工作。如果保護(hù)動(dòng)作很快就必須要能夠考慮到風(fēng)電短路電流影響問題，對(duì)于配置和整定也要能夠按雙電源問題，必要時(shí)候還要進(jìn)行一定加裝保護(hù)工作。

4　風(fēng)力發(fā)電的展望

國家制定了一系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于電網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控，多數(shù)電網(wǎng)都被納入調(diào)度控制體系，同時(shí)也大規(guī)模進(jìn)行電網(wǎng)接入工作，不斷提高對(duì)于火力電機(jī)組的能力和控制問題，建立了很多設(shè)施建設(shè)。隨著風(fēng)電場(chǎng)持續(xù)增多，大規(guī)模風(fēng)電也都集中接入電網(wǎng)，不斷提高了可控性和增強(qiáng)了常規(guī)火電機(jī)組能力，主要措施可以分為幾個(gè)方面：

（1）首先集中控制平臺(tái)搭建，有效單一風(fēng)場(chǎng)的隨機(jī)性，形成了規(guī)模上和外部常規(guī)電廠電源，靈活的響應(yīng)了電網(wǎng)調(diào)度，達(dá)到最大幅度電源利用效率，同時(shí)對(duì)于內(nèi)部協(xié)調(diào)進(jìn)行控制，進(jìn)行了一定無功補(bǔ)償設(shè)備，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電內(nèi)部控制，使得運(yùn)行不斷優(yōu)化和安全；（2）另外不斷對(duì)于風(fēng)電出力特性進(jìn)行工作，對(duì)于風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)電場(chǎng)群出力特性進(jìn)行控制理論研究，從模型上考慮時(shí)間尺度資源問題和機(jī)組慣性問題，合理降低極端條件模型誤差問題；（3）還有就是檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)和風(fēng)功率預(yù)測(cè)問題，風(fēng)資源和風(fēng)電場(chǎng)的檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)和功率都是需要集中控制的基礎(chǔ)工作，風(fēng)電發(fā)達(dá)國家都建設(shè)全國性的測(cè)風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，評(píng)估風(fēng)能資源，以提高風(fēng)電預(yù)測(cè)精度；（4）最后我們還要考慮到電力實(shí)時(shí)傳輸?shù)囊?，因此我們有必要擴(kuò)大風(fēng)電基地建設(shè)的區(qū)域，還需要建立非常合理的布局檢測(cè)風(fēng)資源網(wǎng)絡(luò)氣象數(shù)據(jù)，因?yàn)轱L(fēng)功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)研究都可以取得一定成果，同時(shí)也會(huì)受到天氣預(yù)報(bào)影響。

結(jié)語

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，應(yīng)該說風(fēng)力發(fā)電技術(shù)已經(jīng)得到了長遠(yuǎn)的發(fā)展，風(fēng)電接入電網(wǎng)的比例也日益提高，這對(duì)減少煤炭發(fā)電污染和降低發(fā)經(jīng)濟(jì)成本環(huán)境成本都大有裨益，當(dāng)然我們也需要看到我國的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)和風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)同發(fā)達(dá)國家的一些差距，要不斷大力投入力度，加快研究、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)步伐問題，促進(jìn)風(fēng)電事業(yè)快速發(fā)展進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

[1]陳惠粉，喬穎，魯宗相，閔勇，風(fēng)電場(chǎng)群的無功電壓協(xié)調(diào)控制策略[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2010（18）.

中圖分類號(hào)：TM614

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