風(fēng)電新能源及其并網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

汪天呈 甘瑜前 王克

摘要：為進一步響應(yīng)國家可持續(xù)發(fā)展的號召，提倡低碳生活，大力發(fā)展風(fēng)電資源是我國可持續(xù)發(fā)展道路上的重點之一，眾所周知，煤炭資源屬于不可再生資源，生成周期非常長，甚至需要上千年的生成周期。因此，風(fēng)電新能源的開發(fā)與利用成為我國資源可持續(xù)發(fā)展的重要選擇之一。風(fēng)能是一種潔凈能源，可以說是取之不竭、用之不盡，我國沿海地區(qū)、草原地區(qū)、山區(qū)以及高原地區(qū)等嚴重缺乏煤炭資源和水資源，但是這些地區(qū)的風(fēng)能資源豐富，依據(jù)不同地區(qū)的優(yōu)勢資源來帶動當?shù)氐陌l(fā)展，已經(jīng)成為是我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分之一。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電新能源;并網(wǎng)技術(shù);發(fā)展探究

中圖分類號：F726

文獻標識碼：A

引言

當今人類生存和發(fā)展急需解決的是能源和環(huán)境問題。進入21世紀以來，世界各國為了保證各自的能源安全并應(yīng)對氣候變化，紛紛調(diào)整能源戰(zhàn)略，加大可再生能源的開發(fā)和建設(shè)力度，尤其是風(fēng)能的開發(fā)和利用。風(fēng)力發(fā)電作為一種可再生的綠色能源，以其無污染、儲量豐富、成本低廉、使用前景廣闊的優(yōu)勢倍受世界各國的重視。我國由于海域面積遼闊，風(fēng)能儲量很大且分布較廣，開發(fā)潛力很大。近年來，在能源和環(huán)境危機日趨緊迫的情況下，我國政府實施了一系列新的能源戰(zhàn)略，對能源結(jié)構(gòu)進行了調(diào)整，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)及技術(shù)水平得到了飛速發(fā)展，但在風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)方面還存在一些問題，總結(jié)并分析如何解決這些問題，對深入推進風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展意義非凡。

1風(fēng)電新能源存在的問題

1.1風(fēng)能不穩(wěn)定、不可控

風(fēng)能的能量密度低，具有不確定性和隨機性，因此對風(fēng)能的利用在調(diào)節(jié)和控制方面不易掌控，對風(fēng)能的開發(fā)利用有一定的阻礙。

1.2風(fēng)力發(fā)電廠的位置偏遠

我國的風(fēng)力資源較為豐富的地區(qū)都比較偏遠，對于資源短缺地區(qū)的距離較遠，風(fēng)電的外送被電網(wǎng)的輸電能力所限制，中國風(fēng)能資源的大規(guī)模開發(fā)，需要加強電網(wǎng)的建設(shè)。

1.3風(fēng)能的能量密度不大

在同等容量的條件下，水輪發(fā)電機要比風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)輪尺寸小好幾十倍。

1.4風(fēng)能的蓄電能力差

由于發(fā)電的成本比儲存的成本低，因此電網(wǎng)的蓄電能力就相對較低，通常用輸出電量來對收集的電量進行調(diào)節(jié)。

1.5風(fēng)輪機的效率不高

一般情況下，風(fēng)輪機能創(chuàng)造的最大效率通常在60%上下，但實際可利用率更低。從數(shù)據(jù)上看，水平軸風(fēng)輪機的最大效率在20%-25%，垂直軸風(fēng)輪機的最大效率略高于水平軸風(fēng)輪機，最大效率在30%-40%。

1.6電網(wǎng)調(diào)度不易

風(fēng)能存在不可控的特點，風(fēng)力發(fā)電的調(diào)度不能根據(jù)它能承受的極限來決定，使電網(wǎng)的調(diào)度存在很大的壓力。而絕大部分風(fēng)電機組是沒有人對其進行監(jiān)控的。

2對風(fēng)電并網(wǎng)性能進行完善的措施

2.1電力項目工程管理進一步完善

風(fēng)力發(fā)電工程的建設(shè)要求很高，需要工作人員嚴格依照工程建設(shè)的要求進行施工建設(shè)，深入調(diào)查并分析發(fā)電工程項目建設(shè)的進程以及當?shù)氐膶嶋H情況，在建設(shè)施工過程中，對新產(chǎn)生的問題進行分析，找出問題發(fā)生的根源，討論合理的解決方案，保證風(fēng)電能源工程在建設(shè)過程中安全、有效施工，保證工程建造的質(zhì)量，保證投入生產(chǎn)使用后能夠為社會帶來更多經(jīng)濟效益。

2.2降低功率耗損以及電網(wǎng)壓力

電網(wǎng)功率通常劃分為兩種：有功率消耗;無功率消耗。隨著風(fēng)電發(fā)電網(wǎng)在功率損耗方面的研究不斷深入，通過功率計算的方式，能夠及時有效發(fā)現(xiàn)電力線路中隱藏的故障以及潛在的安全隱患，在進一步降低風(fēng)電網(wǎng)功率損耗的同時，還能夠降低用電負荷，保證電力設(shè)備的使用壽命。所以，要想更好地對風(fēng)電網(wǎng)的有效功率進行計算，需要選擇合理的導(dǎo)線路徑，在傳輸量最大的基礎(chǔ)上降低電阻的壓力值，最大范圍內(nèi)降低以及減少有效功率的損耗，保證有效功率傳輸?shù)母咝?。對產(chǎn)生的無效功率，要依據(jù)風(fēng)力發(fā)電場的實際情況，有選擇地選用專業(yè)變壓器來負責電場的供電以及發(fā)電，針對性地進行無功補償。在我國當前風(fēng)電新能源的發(fā)展現(xiàn)狀及其并網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀來講，整合風(fēng)力電網(wǎng)資源，開展無功補償，采用并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機以及靜止無功電力補償器三種電力損耗無功補償?shù)姆绞?。充分結(jié)合電網(wǎng)的基本特點以及電網(wǎng)建設(shè)的基本需求，針對性選擇可以最大限度降到風(fēng)力電網(wǎng)運行負荷的建設(shè)方案，有效降低功率損耗，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟價值與社會效益。

2.3對并網(wǎng)技術(shù)和最大風(fēng)能捕獲技術(shù)的研究

風(fēng)電場受風(fēng)力和風(fēng)機控制系統(tǒng)影響很大，其出力往往不太均衡，會嚴重影響電網(wǎng)安全，因此，為了提高風(fēng)電系統(tǒng)的可靠性和系統(tǒng)應(yīng)對故障能力，以實現(xiàn)風(fēng)電場聯(lián)網(wǎng)對電網(wǎng)的友好支持，需要對并網(wǎng)技術(shù)進行深入研究。此外，風(fēng)能的密度較小，如何捕獲最大的風(fēng)能也是未來研究的方向。目前，對風(fēng)能進行最優(yōu)捕獲的方法就是通過調(diào)節(jié)槳距和發(fā)電機組功率轉(zhuǎn)速。從電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性、可靠性和可行性等方面考慮，對風(fēng)電系統(tǒng)的并網(wǎng)技術(shù)和最大風(fēng)能捕獲技術(shù)的創(chuàng)新研發(fā)是當前及未來發(fā)展風(fēng)電的首要任務(wù)。

2.4對海上風(fēng)電場技術(shù)研究

我國海域面積遼闊，海上風(fēng)力資源豐富，風(fēng)向穩(wěn)定，易安裝單機裝機容量較大的風(fēng)力發(fā)電機，海上風(fēng)電場發(fā)電未來有很大的發(fā)展空間。但是，由于海上風(fēng)力的不穩(wěn)定性以及沿海與負荷中心的距離較遠問題，對風(fēng)電系統(tǒng)的可靠性設(shè)計、海上風(fēng)電場電能輸送技術(shù)以及風(fēng)電場系統(tǒng)保護和維保技術(shù)、風(fēng)電場的協(xié)調(diào)控制技術(shù)都提出了更高的要求。因此，對海上風(fēng)電場技術(shù)的研究是風(fēng)電并網(wǎng)亟待解決的重要問題。

2.5優(yōu)化布局結(jié)構(gòu)，合理規(guī)劃建設(shè)

為了能夠有效推動風(fēng)力發(fā)電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展，結(jié)合實際情況，電網(wǎng)建設(shè)中推行“閉環(huán)結(jié)構(gòu)開環(huán)運行”的方式，通過此種方式的運用可以有效保證電網(wǎng)的運行穩(wěn)定。究其根本，是由于在網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)中，網(wǎng)絡(luò)主要是表現(xiàn)為環(huán)形的狀態(tài)，如果發(fā)生線路故障問題，則轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛湫螒B(tài)。所以，如果線路出現(xiàn)故障問題，要求相關(guān)人員可以合理運用開關(guān)，采用別的線路傳輸電能，確保電力系統(tǒng)正常運行，為用戶提供供電服務(wù)，這樣不僅能夠降低線路故障對用戶帶來的不良影響，還可以避免電能損耗，確保電力設(shè)備可以安全穩(wěn)定運行。故此，為風(fēng)力發(fā)電網(wǎng)的建設(shè)提供正確的發(fā)展方向，創(chuàng)造更大經(jīng)濟效益。

2.6延長設(shè)備使用壽命，提升電壓質(zhì)量

縱觀當前我國我國風(fēng)力發(fā)電站建設(shè)現(xiàn)狀來看，由于自身特性，地理位置較為偏僻，輸電線路較長，提供供電服務(wù)時不可避免的出現(xiàn)電能損耗，帶來嚴重的資源浪費現(xiàn)象。同時，電能損耗可能導(dǎo)致電壓偏低，電力系統(tǒng)無法正常負載運行。多數(shù)情況下，電燈如果并未到使用壽命而亮度逐漸降低，就是由于低電壓問題導(dǎo)致，感應(yīng)電機的溫度隨之上升。為了能夠有效解決這一問題，可以在變壓器上分別設(shè)置開關(guān)，避免電壓過低和電能損耗。同時，充分發(fā)揮主導(dǎo)作用，提供充足資金支持，完善電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，推動電力行業(yè)健康持續(xù)發(fā)展。

2.7探索實施多能互補

由于風(fēng)電的間歇、與不穩(wěn)定性特點，為了確保其并網(wǎng)運行后對電網(wǎng)安全穩(wěn)定供電，應(yīng)建立配套電力調(diào)度及市場交易機制，在條件成熟的區(qū)域可以實施風(fēng)、光、水、火、儲等多種能源互補運行，提升大電網(wǎng)消納風(fēng)電、光伏發(fā)電的能力和綜合效益。探索大型風(fēng)光水火儲多能互補系統(tǒng)一體化運行方式，有效提高項目整體電力輸出功率的穩(wěn)定性。

結(jié)束語

本文通過對風(fēng)電新能源以及并網(wǎng)技術(shù)的分析與探討，對我國風(fēng)電能源的研發(fā)有了更深一步的了解，風(fēng)電能源的開發(fā)以及并網(wǎng)技術(shù)的研發(fā)是充分利用風(fēng)電能源的關(guān)鍵所在，可以有效推進我國社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

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作者簡介：汪天呈（1990.06.29—），男;黃山市;漢族;碩士研究生：研究方向：新能源并網(wǎng)研究;