風電新能源數(shù)字化發(fā)展與并網(wǎng)技術(shù)探討

聶 磊

中國電建集團河北省電力勘測設(shè)計研究院有限公司 河北 石家莊 050031

引言

在石化能源短缺問題突出與經(jīng)濟快速發(fā)展的背景下，加大對可再生新能源開發(fā)利用的研究力度顯得尤為重要。本文主要對風電新能源發(fā)展與并網(wǎng)技術(shù)進行闡述，分析風電新能源的特點，探究風電新能源給電網(wǎng)帶來的影響，提出完善風電并網(wǎng)性能的對策，希望對風電場建設(shè)發(fā)展起到參照與促進作用。隨著社會經(jīng)濟迅猛發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，對能源的需求逐步增大，能源供應逐步呈現(xiàn)出了緊張的態(tài)勢，環(huán)境問題越發(fā)突出，因此近年來社會關(guān)注焦點逐漸向可再生能源的開發(fā)利用領(lǐng)域轉(zhuǎn)變。隨著新能源發(fā)電技術(shù)的逐步成熟，風力資源的開發(fā)利用越發(fā)自如。但風電新能源的發(fā)展仍處于摸索階段，有較大的發(fā)展空間，還需多措并舉，逐步解決我國風電并網(wǎng)技術(shù)難題，以推動風力發(fā)電工程穩(wěn)中求進。

1 風電新能源的基本特點概述

風電作為一種新能源，其工作方式是利用相關(guān)的設(shè)備將風產(chǎn)生的動能轉(zhuǎn)為成為電能，而風能是一種清潔的、可再生的能源，風電近些年來在世界范圍內(nèi)受到各個國家的重視，我國也正在大力開展風電建設(shè)。從世界范圍來看，經(jīng)過相關(guān)的計算表明，世界當前可利用的風能資源儲量比水力資源高出10倍左右。我國的風能資源也非常豐富，可以供開發(fā)和利用的風能儲量超過10億k W，我國目前風電裝機超過2億k W。風能是一種具有代表性的無公害、可再生的清潔能源，風電在一些水資源匱乏的地區(qū)發(fā)揮著重要的作用，例如我國的沿海城市、草原牧區(qū)、山地高原等地區(qū)，都非常適合使用風力發(fā)電的方式提供電力能源。我國對風電建設(shè)也給予了高度的關(guān)注，國家通過財政補貼的方式大力支持全國各地開展風電建設(shè)，取得了很好的效果，目前我國多個地區(qū)已經(jīng)興建了許多大型的風電場，對我國的電力能源輸送起到了至關(guān)重要的作用。

2 風電數(shù)字化發(fā)展趨勢

風能是重要的能源，風力發(fā)電可以有效解決我國的能源供應問題，并且風力發(fā)電可以有效減少環(huán)境污染和對二氧化碳的排放，促進我國的可持續(xù)發(fā)展進程。如今，大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能技術(shù)已滲透到風電的各個環(huán)節(jié)，并深刻地改變著行業(yè)。如借助先進的傳感器、高速的傳輸線路和大容量數(shù)據(jù)存儲裝置等，可以在微觀選址中實現(xiàn)低成本、快速、精準尋找最優(yōu)質(zhì)的風能資源；在風電運行中，則實現(xiàn)了設(shè)備的智能監(jiān)測和智能控制，大大提高了機組的發(fā)電效率和可靠性。

數(shù)字化推動風場設(shè)計和規(guī)劃更精準，數(shù)字化時代為風電行業(yè)帶來的并非沖擊，而是機遇?？梢灶A見的是，以全面感知、全面數(shù)字、全面互聯(lián)、全面智能為主的風電數(shù)字化將成為未來趨勢。

3 風電并網(wǎng)技術(shù)發(fā)展態(tài)勢

3.1 風力發(fā)電機組的發(fā)展動向 開發(fā)單機容量大的風電機組，如MW級大型風電機組設(shè)備，可有效降低風力發(fā)電成本。解決偏遠分散地區(qū)就地供電的問題，可使用開發(fā)分散式小型與微型風力發(fā)電系統(tǒng)，更利于資本節(jié)約與資源高效利用。

3.2 新技術(shù)在風力發(fā)電容量預測中的應用 隨著各區(qū)域海上風電建設(shè)進程的加速、風電裝機容量逐步增大，對風電功率預測的精度提出了更高要求，因此需引入更多的改進方法，以滿足其功率預測的精度要求。首先，應用計算機技術(shù)與遙感技術(shù)等，可進一步提高對數(shù)字天氣預報模型的分辨率與天氣預報的準確度及天氣預報的更新頻率，間接帶動風電預測模型輸入數(shù)據(jù)等性能的優(yōu)化。其次，采取結(jié)合多個數(shù)字天氣預報模型的方式，能夠規(guī)避惡劣氣候條件的影響，實現(xiàn)對氣象信息的高效預報，從而確保預測精度。同時，可利用混沌理論與小波分析等智能方式建立預測模型，通過線性與非線性方式，進一步強化預測方式的完善，提高預測結(jié)果精確度，切實降低預測誤差。尤其是非線性方式與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，更利于發(fā)揮各預測性能的協(xié)同作用，實現(xiàn)各模型的優(yōu)勢互補與各模型信息的優(yōu)化，進一步強化模型的可靠性與預測精度。最后通過實時測量的氣象數(shù)據(jù)，可進一步減少風電功率短期預測的誤差。

3.3 并網(wǎng)技術(shù)和最大風能捕獲技術(shù)的研究 在研究風電新能源的過程中，應對并網(wǎng)技術(shù)和最大風能捕獲技術(shù)進行深入的研究，在研究中發(fā)現(xiàn)風電場受風力和風機控制系統(tǒng)的影響很大，經(jīng)常出現(xiàn)力道不平衡的現(xiàn)象，其對電網(wǎng)的使用造成了嚴重的負面影響。因此，為了進一步提高風電系統(tǒng)的性能，實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和提高處理故障的能力，需要對風電場并網(wǎng)的發(fā)展方向進行跟蹤。同時對風能的密度進行了比較，思考如何捕捉更多的風能，這也是未來風電并網(wǎng)技術(shù)的重要研究方向之一。目前，獲取風能的最佳方式是調(diào)整葉片直徑和發(fā)電機組自身的功率和轉(zhuǎn)速。風電系統(tǒng)的集成技術(shù)和風能的最大捕獲量，是今后風電新能源發(fā)展的重要任務(wù)之一。

3.4 試驗檢測技術(shù)分析 想要提高風電并網(wǎng)的性能就要對其進行試驗，只有在不斷試驗檢測的基礎(chǔ)上，才能夠不斷提高我國風電機組的整體水平，提高風電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，當前我國風電場對并網(wǎng)的檢測主要是對風電場并網(wǎng)檢測和風電機并網(wǎng)試驗兩個部分，風電機的并網(wǎng)試驗是對風電機組的電能質(zhì)量、低電壓穿透能力、有功調(diào)節(jié)能力、無功調(diào)節(jié)能力和電網(wǎng)適應性能力等一系列基礎(chǔ)性能的檢測；對風電場的并網(wǎng)檢測主要是對風電場中風電機組的風電性能、并網(wǎng)性能等進行檢測和評價。我國風電場中的風電機組種類繁多，因此試驗檢測的需要也很高，所以需要建立相應的試驗檢測平臺，以此方式可以有效降低試驗檢測的工作強度，提高試驗檢測結(jié)果的準確性。

4 結(jié)語

總而言之，隨著我國社會的發(fā)展和經(jīng)濟發(fā)展的加快，不可再生能源的缺乏成為我國目前主要面臨的問題，因此開發(fā)新能源是我國科技發(fā)展和科技創(chuàng)新的首要任務(wù)。風力能源具有取之不盡、用之不竭的有優(yōu)點，并且是比較清潔型的能源，因此成為我國發(fā)展新能源的主要驅(qū)動力之一，由此也足以看出風力發(fā)電在我國新能源過程中的重要性。不僅如此，風力能源的開發(fā)和利用在世界中都占有重要的地位，風力發(fā)電在未來的發(fā)展進程中有巨大的發(fā)展?jié)摿Γ鞘澜绨l(fā)展新能源的主要發(fā)展項目。