孫 婧（1.長春工業(yè)大學，吉林 長春 130012；2.龍源（興安盟）風力發(fā)電有限公司，內(nèi)蒙古 興安盟 137400）

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風力發(fā)電及風電并網(wǎng)技術(shù)現(xiàn)狀與展望

孫 婧1，2
（1.長春工業(yè)大學，吉林 長春 130012；2.龍源（興安盟）風力發(fā)電有限公司，內(nèi)蒙古 興安盟 137400）

摘 要：風力發(fā)電是一種綠色環(huán)保的可再生發(fā)電方式，世界上每個國家對風力發(fā)電都非常重視。尤其是我國這樣風能資源豐富的國家，必須大力開展風力發(fā)電技術(shù)研究，減少對暢通煤炭發(fā)電的依賴，目前我國風力發(fā)電技術(shù)正在逐步提高，但是同發(fā)達國家相比依然有很大的差距。以下本文將對當前我國風電力發(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：風電并網(wǎng)；控制技術(shù)；現(xiàn)狀

1　目前風力發(fā)電現(xiàn)狀

（1）世界風電發(fā)展現(xiàn)狀主要可以從幾個國家分析。首先講美國，美國的風能裝機一直不斷增加，2003年美國新增風電裝機容量1687MW，其后風力發(fā)電裝置數(shù)量也在一直穩(wěn)步增加，同時風電占據(jù)國家電力比例的部分也很高，當然美國的風力發(fā)電技術(shù)也面臨著一些問題。其次是丹麥，丹麥是利用風力發(fā)電技術(shù)應(yīng)用最早的國家之一，同時他也是世界上使用風電比例最高國家，風電產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟主要產(chǎn)業(yè)，大約有一半風力發(fā)電都是丹麥。然后說一下德國，德國也是世界上風力發(fā)電規(guī)模最大的國家，風電機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)美國風能協(xié)會等相關(guān)協(xié)會統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)風力發(fā)電技術(shù)最發(fā)達國家就是美國、德國和西班牙。（2）中國風電發(fā)展方面也是利用風能最早的國家，可以開發(fā)利用的風能資源次于蘇聯(lián)和美國，是排在世界第三水平，我國風力發(fā)電大多都是起源于政府對于風力發(fā)電重視程度，裝機容量不斷增加，根據(jù)統(tǒng)計臺灣省累計風機組就有1850臺，有59個風電場，現(xiàn)在國家對外發(fā)展MW級風機，制造風機最大容量是600kW，目前我國的計劃是要在2015年時達到風力發(fā)電總量達到7GW。

2　風電發(fā)展趨勢展望

（1）風力發(fā)電歷經(jīng)幾十年的發(fā)展，技術(shù)日趨成熟，裝機量不斷增加，單機容量也大幅度提升。上世紀八十年代單機容量普遍在55kW，至2003年上半年安裝的臺風機總功率是853MW，平均每臺額定功率是1558kW。另外風力發(fā)電技術(shù)成熟后也進入了商業(yè)運轉(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，同時風力發(fā)電機器也存在很多缺陷問題，在風速超過有一定額定值時候，發(fā)電功率會下降，要采用調(diào)節(jié)方式進行一定克服缺陷問題。（2）另一個發(fā)展就是變速恒頻方式迅速取代了恒速方式，使得風力機葉尖速度達到最佳效果，從而最大限度利用風能進行風力機運行效率提高。同時運行可靠性也不斷提高，風電機組的年利用率不斷提高了95%，風力發(fā)電已經(jīng)是相當可靠的發(fā)電方式，采用計算機技術(shù)和檢測自動控制技術(shù)以后確保風機運行可以實現(xiàn)全自動化運行，另外傳感技術(shù)的應(yīng)用可以讓風機通過傳感器采集風速、風向等風力信息，然后反饋給計算機進行調(diào)整，促使風機適應(yīng)風力變化，確保風機正常運行。（3）我國從20世紀70年代就一直研制大型風電機組，已經(jīng)基本掌握了風電機組制造技術(shù)，近幾年也已經(jīng)有了很好發(fā)展，裝機市場份額也不斷得到一定增長。

3　目前我國風力發(fā)電存在問題

我國幅員遼闊，地形迥異，風能儲備也是異常豐富，例如我國內(nèi)蒙古地區(qū)的風電若完全開發(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，尤其同美國的風電技術(shù)相比還比較落后，總?cè)萘繀s是美國20年前裝機容量，和風能資源電力裝機融來那個相比，遠遠地域印度國家，整體上我國風能資源還非常落后，所以有很多問題制約我國風電裝機容量問題，大致可以分為幾個方面：（1）首先是政策問題，目前我國缺乏對可再生能源開發(fā)的有力的政策支持，包括科研資金投入和減少對環(huán)保企業(yè)稅收和政策手續(xù)等，同時也缺乏相應(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。風能資源發(fā)電同煤炭發(fā)電不一樣，因為風能發(fā)電資源不確定性較大，這就會導致風電機組輸出功率波動，繼而影響電能質(zhì)量，因此，我們說電壓波動和閃變都是風力發(fā)電對于電網(wǎng)質(zhì)量主要不良影響因素問題。（3）風力發(fā)電引起的電壓波動和閃變采用靜止裝置都不斷減小，由于風資源不確定性，導致風電機單機容量增加，所以風力發(fā)電就引起了電壓波動閃變需要進一步提高。（4）電力系統(tǒng)保護配置和整定計算都沒有考慮到風電場影響問題，只是簡單的將風電場做為一個負荷，當大規(guī)模風電場接入到系統(tǒng)后，電網(wǎng)就會發(fā)生故障問題，導致發(fā)電機組短路，這時候就需要系統(tǒng)能夠很好保護配置和整定風電場影響問題，也就是實際運行會導致很多誤動問題。（5）風電場對于系統(tǒng)繼電保護也會產(chǎn)生很大影響問題，在進行系統(tǒng)繼電保護配置和整定時候，要及時對于風電場的短路電流進行一定合理安排工作。如果保護動作很快就必須要能夠考慮到風電短路電流影響問題，對于配置和整定也要能夠按雙電源問題，必要時候還要進行一定加裝保護工作。

4　風力發(fā)電的展望

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

（1）首先集中控制平臺搭建，有效單一風場的隨機性，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，達到最大幅度電源利用效率，同時對于內(nèi)部協(xié)調(diào)進行控制，進行了一定無功補償設(shè)備，實現(xiàn)風電內(nèi)部控制，使得運行不斷優(yōu)化和安全；（2）另外不斷對于風電出力特性進行工作，對于風電機組和風電場群出力特性進行控制理論研究，從模型上考慮時間尺度資源問題和機組慣性問題，合理降低極端條件模型誤差問題；（3）還有就是檢測網(wǎng)絡(luò)和風功率預測問題，風資源和風電場的檢測網(wǎng)絡(luò)和功率都是需要集中控制的基礎(chǔ)工作，風電發(fā)達國家都建設(shè)全國性的測風網(wǎng)絡(luò)，評估風能資源，以提高風電預測精度；（4）最后我們還要考慮到電力實時傳輸?shù)囊?，因此我們有必要擴大風電基地建設(shè)的區(qū)域，還需要建立非常合理的布局檢測風資源網(wǎng)絡(luò)氣象數(shù)據(jù)，因為風功率預測系統(tǒng)研究都可以取得一定成果，同時也會受到天氣預報影響。

結(jié)語

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

參考文獻

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

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