許立仁

EUM風電技術服務（北京）有限公司

風電新能源發(fā)展與并網(wǎng)技術分析評價

許立仁

EUM風電技術服務（北京）有限公司

近幾年，隨著社會不斷的進步與發(fā)展，接踵而至的是日益嚴峻的環(huán)境問題和資源短缺問題，大家對能源短缺問題的關注度在逐漸提升，新能源的被利用與被開發(fā)已成為現(xiàn)如今的重要話題之一，這其中風電新能源作為目前最成熟的、最清潔環(huán)保的能源而受到廣泛關注。文章主要對風電新能源的發(fā)展現(xiàn)狀和其未來的發(fā)展前景進行了分析評價。

風電；新能源；并網(wǎng)技術；風場

1 前言

本文所要討論的問題是一種清潔的可再生資源——風能?，F(xiàn)如今，資源短缺已成為世界性難題，風能的出現(xiàn)給世界帶來了新的希望，這由于其能大量產(chǎn)生，又有很高的可利用率。我國的風能資源十分豐富，可開發(fā)利用的風能儲量也十分巨大。風能這種清潔的無公害能源取之不盡，用之不竭，對于我國沿海的部分島嶼、草原牧區(qū)、山區(qū)和高原嚴重缺水、交通不便利的地區(qū)，能因地制宜地開發(fā)利用風力發(fā)電已成為我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。

2 風電新能源存在的問題

風電新能源能緩解我國資源短缺的現(xiàn)實狀況，但風電這種新能源在它的使用和利用上也存在著一些問題。

2.1 風能不穩(wěn)定、不可控

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

2.2 風力發(fā)電廠的位置偏遠

我國的風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，風電的外送被電網(wǎng)的輸電能力所限制，中國風能資源的大規(guī)模開發(fā),需要加強電網(wǎng)的建設。

2.3 風能的能量密度不大

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

2.4 風能的蓄電能力差

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)。

2.5 風輪機的效率不高

一般情況下，風輪機能創(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，水平軸風輪機的最大效率在20%-25%，垂直軸風輪機的最大效率略高于水平軸風輪機，最大效率在30%-40%。

2.6 電網(wǎng)調(diào)度不易

風能存在不可控的特點，風力發(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。而絕大部分風電機組是沒有人對其進行監(jiān)控的。

3 風電給電網(wǎng)帶來的影響

因為風的速度變化莫測，所以風電場出力也是變化莫測的，風能發(fā)電自身的特性使得產(chǎn)生的真實的風電量極低，給電網(wǎng)平衡調(diào)度有用功和無用功帶來困難。

3.1 風電給電能質量帶來一定的影響

早年間，風電單機的容量不大，大部分使用簡單結構、并網(wǎng)方便的異步發(fā)電機直接和配電網(wǎng)相連接。風電發(fā)電場的地理位置周邊人煙稀少、電壓不高、網(wǎng)絡的消耗相對大，被沖擊的接受能力不強。所以，風電這種新能源也有一定風險給配電網(wǎng)造成電壓閃變和諧波污染。

3.2 給電網(wǎng)的調(diào)度與規(guī)劃造成影響

傳統(tǒng)電源可以進行可靠的預測，但風能由于它的不可控性所以不能進行預測。并網(wǎng)以后的風電場，電網(wǎng)可用調(diào)峰容量減去備用容量，剩下的容量可以進行風電調(diào)峰，風電的調(diào)峰量存在一定的局限性，因此對風電的實際運用率也造成了很大的影響，風電場的功率波動無法被電網(wǎng)所平衡時，風力發(fā)電注入電網(wǎng)的功率也需要被限制。所以，對系統(tǒng)的調(diào)峰和調(diào)頻問題需在安排發(fā)電計劃之前進行分析和規(guī)劃。只有大容量電網(wǎng)才能支撐起電網(wǎng)建設和電場建設的同步發(fā)展。遠距離電能輸送的實現(xiàn)可以更好的實現(xiàn)優(yōu)化資源配置，可以使電網(wǎng)的發(fā)展和建設更上一層樓，也能促進部分城市地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展，提高人民的生活水平。

4 提高風電并網(wǎng)水平的措施

加強風電發(fā)展規(guī)劃管理，科學有序地進行風資源的開發(fā)利用對我國的社會進步和各方面發(fā)展都能起到推動作用。

4.1 對風力發(fā)電功率進行預測

發(fā)電企業(yè)和電網(wǎng)企業(yè)的矛盾日益激化是由于風電的大規(guī)模接入帶來的調(diào)峰和電網(wǎng)適應性不夠等問題引發(fā)的，在內(nèi)蒙古東部和吉林等地區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)風電場被限制出力的現(xiàn)象。想要把風電轉換為常規(guī)可調(diào)度的電源，風電的隨機性、不穩(wěn)定性需要我們攻克這一困難，風力發(fā)電量的預測是這項技術的關鍵所在。最近幾年，針對這方面問題有大量的國內(nèi)外專家對其進行了研究，盡最大的努力預測出風電機組輪轂高度處的氣象條件，多個數(shù)字天氣預報模型被組合起來，綜合功率的短期估算值來提高精度。這種方法可以使惡劣天氣狀況下出現(xiàn)的預測誤差得到改善，提高預測的精準度。

4.2 對無功功率進行補償?shù)拇胧?/h3>

風電并網(wǎng)中普遍存在著電壓穩(wěn)定的問題，而無功功率補償是影響電壓穩(wěn)定的關鍵所在，對普通異步發(fā)電機的影響更大。因此可以通過以下措施來保證電網(wǎng)的穩(wěn)定性：如使用動態(tài)無功補償，例如靜止補償器SVG等、當?shù)碗妷簳r自動將風電機組進行切除、把電網(wǎng)的結構進行加強和把負荷的功率因數(shù)進行提高、如有需要可以使用直流的方式接入電網(wǎng)。

5 風電新能源的發(fā)展前景

現(xiàn)階段我國把風力發(fā)電作為新能源戰(zhàn)略的重中之重。就目前的情況來看我國風電新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前景十分廣闊，在未來的一段時間里預計可以保持一定的發(fā)展速度，在技術不斷創(chuàng)新與進步的同時也能帶來巨大的經(jīng)濟效益。隨著我國風電的裝機國產(chǎn)化與發(fā)電的規(guī)模化，風電的成本也會繼續(xù)下降。今后越來越多看重風電新能源利益的投資者也會趨之若鶩。隨著國家對環(huán)保事業(yè)和可持續(xù)發(fā)展的不斷重視也會加大對清潔能源開發(fā)利用的投入，未來國家將建設更多的大型風電新能源項目，并對相關企業(yè)或機構進行扶持。

6 結束語

本文對風電新能源發(fā)展與并網(wǎng)技術進行了深入的討論，對風電的特點、在使用開發(fā)中存在的問題、影響進行了分析，針對存在的問題提出了解決措施，并且對風電的發(fā)展方向進行了展望。風電新能源的并網(wǎng)技術的研究可以有利于提高大型風電運行的穩(wěn)定性、安全性，針對技術上出現(xiàn)的挑戰(zhàn)提出解決方案，推動風電產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，從而推動我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，對國家調(diào)節(jié)能源結構變化需求及促進我國的社會發(fā)展都有著重大意義。

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