調頻技術在風力發(fā)電中的應用及對電力系統的影響研究

楊濤

摘要：社會現代化發(fā)展進程中，城市用量需求提升，采用傳統發(fā)電技術，無法滿足用戶多樣化需求，必須深度開發(fā)新能源。風電技術屬于清潔能源技術，能夠有效應用到電力系統中，社會關注度高。本文討論了風力發(fā)電對電力系統的影響，分析了調頻技術的應用問題。

關鍵詞：調頻技術;風力發(fā)電;技術應用;電力系統影響

在新世紀發(fā)展中，國家對生態(tài)建設的重視度提升，各行業(yè)都深入踐行節(jié)能環(huán)保理念，深度開發(fā)和應用風能、太陽能。當前，風力發(fā)電技術發(fā)展速度快，既可以緩解能源短缺問題，也可以滿足生態(tài)環(huán)保發(fā)展要求。因此，通過風力發(fā)電產生能量，可以滿足社會生產與生活需求，已經成為重要關注話題。調頻技術應用，能夠提升設備存儲容量，加強調頻能力，同時可以提升風力發(fā)電效率，保障節(jié)能環(huán)保社會建設。

1、風力發(fā)電對電力系統的影響

1.1慣性響應與一次調頻能力下降

當前，風力發(fā)電系統建設發(fā)展，造成傳統發(fā)電設備停運，密切觀察風電機組可知，其包括直驅型、雙饋型，二者工作原理相似，通過電力變化技術，科學控制風電機組功率，確保電網能量相互協調。同時，為了保證風能應用效果，風電機組在最大功率位置工作。當系統處于低頻運行狀態(tài)時，則必須做好調頻處理。為了確保電力系統運行安全性與穩(wěn)定性，應當應用調頻技術，減少風電系統頻率變化所致波動問題。

1.2備用容量需求增加

實際發(fā)電量、用電需求處于動態(tài)平衡狀態(tài)時，能夠保證電力系統運行安全性與穩(wěn)定性，同時加強供電服務質量。風力發(fā)電，會極大影響電力系統輸出穩(wěn)定性，所以要安裝備用容量。然而，風力系統可變性大，突發(fā)因素會產生不良影響，無法實時動態(tài)監(jiān)控與預測。為了處理好上述問題，技術人員研究之后，應用擴大備用容量方式處理。按照實踐可知，當風電滲透率為10%時，則增加2%備用容量。從上述分析可知，為了提升風力發(fā)電技術效率，應當組合應用備用容量，增加資金投入量，因此必須做好綜合權衡。

2、風力發(fā)電調頻技術

2.1轉子慣性控制技術

科學技術快速發(fā)展，風力發(fā)電成熟度提升。風力發(fā)電機類型包括變速型、定速型。長期以來，風力發(fā)電都采用鼠籠式發(fā)電機，可以為系統提供慣性支持，然而卻無法作用于頻率調節(jié)，容量比較小。比較不同類型發(fā)電機，大部分企業(yè)應用變速發(fā)電機，由于其具備較強控制能力，因此適用機型比較多，整體應用范圍廣。同時，此種技術具備可控變速功能，能夠靈活應用到發(fā)電中，因此發(fā)電效率高?，F代風力發(fā)電技術不太先進，技術缺陷與不足比較多，且風機選擇比較嚴格，只可以選擇最大風能捕獲，發(fā)電機維持在最大功率范圍內，無法應用調頻技術，因此操作控制的精準度較低，存在不良缺陷與問題。盡管設備存在缺陷，然而本身控制效果佳，只需完善系統，即可使電機做出反應，適應發(fā)電機系統頻率變化，實現頻率調控功能。

2.2變槳控制技術

風力發(fā)電中，會由于風力不足，而使用調頻技術。當風力較大時，則應用變槳控制方式適應風力。實踐操作中，精準操控槳距角，改變槳葉、風角度、輸入能量大小等，將其控制在最大功率下，預留容量備用，高效控制頻率。當環(huán)境風力緩和時，應當擴大槳距角，以此增加備用功率。變槳技術，對風力發(fā)電的影響大，所以必須加強操控效果，適用范圍廣，能夠應用到不同風速條件下。然而，變槳控制技術也存在不足，由于其為機械構造，因此反應緩慢，并且會出現損傷問題，阻礙機體運行效果。盡管變槳控制技術的缺陷與不足較多，然而額定風力下的作用顯著，經濟效益明顯高于支出。

2.3轉子超速控制

在超速運轉中，轉子可以實現高效控制，屬于技術人員深度思考問題。工作實踐中，風機正常運行速率保留，便于后續(xù)使用，備用功率多為一次頻率調節(jié)使用。在超速控制中，針對一次頻率的調節(jié)響應速度實現。當響應速度加快時，則降低風機保留影響，但是無法有效控制風機盲區(qū)。盲區(qū)內運轉速度超限，需要通過槳距角維持功率變化，保證系統運行正?；?。從上述分析可知，轉子超速適用范圍具備約束性，應當在額定風速下運轉。轉子超速的時間要求比較低，能夠應用到多數情況下，減少風力發(fā)電的不良損失。

2.4儲能參與風電調頻

風力發(fā)電系統中，儲能系統屬于重要存在，屬于重要后勤保障，維護機組運轉正?；?，可以有效儲備能源，且儲能系統的靈活性較強。針對系統指令，可以在短時內分析，并且做出正確反應，穩(wěn)定性非常強度，能夠有效作用到頻率調節(jié)中。當使用合理時，儲能系統的經濟效益高;當使用不合理時，則會加劇經濟損失。當質量不合格時，對風力發(fā)電發(fā)展影響大。因此工程實踐中，技術人員必須提出問題處理方法。按照相關分析可知，結合儲能系統、轉子控制，可以規(guī)避上述不良問題。轉速控制中，必須確保系統運行積極性，必須及時對系統頻率變化做出反應，并且進行優(yōu)化調整，以此確保儲能系統儲存大量能量，獲得較高經濟效益，不斷提升成本控制效果。在變槳控制技術中，系統頻率調節(jié)操作中，應當發(fā)揮出儲能系統作用和價值，無其他因素干擾影響是，能夠降低運行成本?；诖缶纸嵌确治觯瑑δ芟到y對風力發(fā)電的作用影響非常大，還會危害風力發(fā)電機組運行，必須確保儲能系統應用合理性，以此獲得高經濟效益。

3、結束語

綜上所述，風電技術成熟度提升，能夠有效保障電力系統運行安全性。將調頻技術應用到風力發(fā)電中，能夠處理風機運行不穩(wěn)定問題，不斷提升技術應用效率。但是，我國風力技術研究的限制大，需要深入探究技術應用問題。技術人員聯合傳統電力技術優(yōu)勢，注重新技術開發(fā)與應用，全面提升風電技術使用效率，為電力系統運行提供保障。

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基金項目：云南省教育廳科學基金項目（2021J1073）