王磊

摘要 隨著城市化發(fā)展步伐不斷加快，城市用量需求也較之前出現(xiàn)了明顯的增長趨勢，單單依靠傳統(tǒng)地發(fā)電技術(shù)已很難滿足用戶多樣化的需求，因此加大對能源地開發(fā)力度已勢在必行。當(dāng)前，風(fēng)電技術(shù)作為一種新型清潔能源技術(shù)被運用于電力系統(tǒng)中，受到了人們的普遍關(guān)注。基于此，現(xiàn)對風(fēng)力發(fā)電對電力系統(tǒng)所帶來的影響以及調(diào)頻技術(shù)有效應(yīng)用進(jìn)行深入分析，使該領(lǐng)域得到更長遠(yuǎn)發(fā)展。

關(guān)鍵詞 調(diào)頻技術(shù)；風(fēng)力發(fā)電；電力系統(tǒng)；影響

進(jìn)入新世紀(jì)以來，隨著國家對生態(tài)文明建設(shè)地重視程度不斷上升，各行各業(yè)在生產(chǎn)中都在追求環(huán)保的理念。一些新能源，比如太陽能、風(fēng)能也得到了大力地開發(fā)與應(yīng)用。近年來，風(fēng)力發(fā)電方面取得了顯著地發(fā)展，不僅有效緩解了我國能源短缺問題，而且也符合國家構(gòu)建生態(tài)環(huán)保型社會的相關(guān)要求。對此，如何高效率地借助風(fēng)力發(fā)電所產(chǎn)生的能量，滿足人們生產(chǎn)、生活之所需，是當(dāng)前工作中所應(yīng)關(guān)注的焦點話題，調(diào)頻技術(shù)地成功運用一方面可提高設(shè)備的存儲容量，提升調(diào)頻能力；另一方面大大增強了風(fēng)力發(fā)電的效率，為創(chuàng)建節(jié)能環(huán)保型社會提供了可靠的保障。

1.風(fēng)力發(fā)電對電力系統(tǒng)的影響

1.1慣性響應(yīng)與一次調(diào)頻能力出現(xiàn)下滑趨勢

隨著風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的大力建設(shè)與發(fā)展，也必然會導(dǎo)致傳統(tǒng)發(fā)電設(shè)備的停運。通過對風(fēng)電機組進(jìn)行觀察可知其主要分為兩種類型：一是雙饋型風(fēng)機；二是直驅(qū)型風(fēng)機。兩者的工作原理基本相類似，即借助電力變換技術(shù)實現(xiàn)對風(fēng)電機組功率的有效控制，從而與電網(wǎng)所提供的能量相協(xié)調(diào)。此外，為了確保風(fēng)能得以最大限度地利用，風(fēng)電機組通常都在最大功率點處進(jìn)行有效工作，若系統(tǒng)處于低頻狀況運行時，則需進(jìn)行調(diào)頻處理。要使電力系統(tǒng)得以安全、有序運行，引入跳頻技術(shù)則顯得尤為重要，這樣可避免風(fēng)電系統(tǒng)頻率的變化所帶來的波動現(xiàn)象。

1.2備用容量需求的上升

只有當(dāng)實際發(fā)電量與用電需求基本處于動態(tài)平衡狀況才是確保電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行的基本保障，更是保證供電服務(wù)質(zhì)量的首要因素。但是考慮到風(fēng)力發(fā)電會對電力系統(tǒng)輸出效率的穩(wěn)定性造成不同程度的影響，因此需安裝一種備用容量來有效解決上述現(xiàn)象。但是風(fēng)力系統(tǒng)的可變性較大，一些突發(fā)因素就會對其造成不良影響，很難實現(xiàn)實時動態(tài)監(jiān)控與準(zhǔn)確地預(yù)測，為了解決這一問題，技術(shù)人員通過深入研究后采取擴大備用容量的方式加以處理。經(jīng)過實踐證明，若風(fēng)電滲透率為10%時，需提高2%的備用容量。從中也能看出風(fēng)力發(fā)電技術(shù)要想得以高效率應(yīng)用，需要結(jié)合組備用容量的之處，但這無疑會加大資金地投入，因此在使用中應(yīng)綜合權(quán)衡。

2.風(fēng)力發(fā)電中的調(diào)頻技術(shù)

2.1轉(zhuǎn)子慣性控制技術(shù)

隨著科技的不斷發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)有了長足的進(jìn)步，風(fēng)力發(fā)電的發(fā)電機主要有兩種類型，即定速型和變速型。在以往的發(fā)電中大都采用了鼠籠式發(fā)電機，它可以為系統(tǒng)提供必須的慣性支持，但是它不能在頻率調(diào)節(jié)中起作用，最重要的是它的容量非常小。在這2種發(fā)電機的比較中，大多數(shù)公司都采用了變速型的發(fā)電機，因為它的控制能力較強，所以可適用的機型較多，導(dǎo)致適用范圍非常的廣。此外，它還具有可控變速，在發(fā)電過程中也更為靈活，所以發(fā)電的效率也會有所提高?，F(xiàn)如今的風(fēng)力發(fā)電并不是非常的發(fā)達(dá)，所以在技術(shù)上還有很多不過關(guān)，在風(fēng)力的選擇上也較為苛刻，只能選擇最大的風(fēng)能捕獲，這樣發(fā)電機會一直維持在最大功率周圍，不能采用調(diào)頻技術(shù)，所以就無法實行精準(zhǔn)操作控制，就會有很大的缺陷。雖然設(shè)備還不是特別完美，但是其本身可以進(jìn)行控制，只要在其基礎(chǔ)上稍微完善系統(tǒng)，就能使電機做出相應(yīng)的反應(yīng)，完全適應(yīng)發(fā)電機系統(tǒng)的頻率變化，這就可以實現(xiàn)頻率調(diào)節(jié)功能，綜合慣量控制方法的方法如圖1所示。

2.2變槳控制技術(shù)

在風(fēng)力發(fā)電過程中往往會因為風(fēng)力的大小不同而使用調(diào)頻技術(shù)，在風(fēng)力較大的地區(qū)會采用變槳控制的方式來適應(yīng)風(fēng)力。具體操作中首先要對槳距角進(jìn)行精準(zhǔn)的操控，改變槳葉與風(fēng)的角度和整體輸入能量的大小，最好將其控制在最大功率以下，這樣就會留出容量備用，實現(xiàn)對頻率的控制。在風(fēng)力較為緩和的環(huán)境下，應(yīng)當(dāng)將槳距角調(diào)大，這樣備用功率也會增大。變槳技術(shù)對風(fēng)力發(fā)電十分重要，因為其具有良好的操控性，可適用范圍非常廣，可以適用所有風(fēng)速。但是它也有不好的一面，因為構(gòu)造為機械組成，所以反應(yīng)較慢，而且不宜經(jīng)常活動，不然會出現(xiàn)損傷，導(dǎo)致機體運行受阻，甚至有可能癱瘓，風(fēng)機的槳距角控制特性曲線如圖2所示。雖然變槳技術(shù)有明顯的弊端，但是在額定的風(fēng)力下使用顯然還是利大于弊，盡管會產(chǎn)生一定的維護(hù)費用，但是收益明顯大于支出的。

2.3轉(zhuǎn)子超速控制

轉(zhuǎn)子在超速運轉(zhuǎn)中如何實現(xiàn)對其進(jìn)行有效控制，這是值得技術(shù)人員深思的地方，也是工作的重心所在。在實際工作中，風(fēng)機的正常運行速率會保留一部分以備所需，所備用的功率主要是進(jìn)行一次頻率調(diào)節(jié)時使用的，所以在進(jìn)行超速控制上主要是針對一次頻率在調(diào)節(jié)時的響應(yīng)速度加以實現(xiàn)的，如果響應(yīng)速度過快，則對風(fēng)機的影響程度就會較低，但存在不足的是風(fēng)機的盲區(qū)部位是不能得以有效控制的，盲區(qū)內(nèi)的運轉(zhuǎn)速度若超出可承受范圍時則需借助槳距角來維持功率的變化，以確保系統(tǒng)能正常運行。從中也可看出轉(zhuǎn)子超速的適用范圍也具有一定的制約性，需在額定的風(fēng)速下才能正常運轉(zhuǎn)，但轉(zhuǎn)子超速對時間的要求不嚴(yán)格，可在多數(shù)時間內(nèi)加以應(yīng)用，這樣可減少風(fēng)力發(fā)電所帶來的損失。變速風(fēng)機超速控制見圖3所示。

3.儲能參與風(fēng)電調(diào)頻

在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，儲能系統(tǒng)是非常重要的存在，它就像是后勤人員，時刻保障著整個機組正常的運轉(zhuǎn)，它的主要功能就是儲備能源，而且儲能系統(tǒng)具有很強的靈活性，對于系統(tǒng)的指令可以在短時間內(nèi)分析并作出正確的反應(yīng)，而且它還非常的穩(wěn)定，在調(diào)節(jié)頻率的過程中同樣也扮演了非常重要的角色。當(dāng)使用得當(dāng)時，儲能系統(tǒng)會帶來非常大的收益，但是如果使用不當(dāng)，就會造成一定程度上的損失，例如成本過高導(dǎo)致利益降低，或是質(zhì)量不合格導(dǎo)致儲備容量達(dá)不到要求等，這些問題都會或多或少的影響風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展，所以在實際工作中，工作人員也在積極研發(fā)解決問題的辦法，最終發(fā)現(xiàn)，將儲能系統(tǒng)與轉(zhuǎn)子控制相結(jié)合可以有效避免上述情況的發(fā)生。比如在轉(zhuǎn)速控制過程中，由于其具有很強的靈活性，所以會在第一時間對系統(tǒng)頻率的變化做出反應(yīng)和調(diào)整，盡可能保證儲能系統(tǒng)儲存更多的能量，從而產(chǎn)生更多的利益，這對成本的控制也有著非常大的影響。再如在變槳控制中，在系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)的一段時間內(nèi)儲能系統(tǒng)可以持續(xù)發(fā)揮作用，在沒有其他因素的干擾下就可以將運行成本降低。從大局角度出發(fā)，不難看出，儲能系統(tǒng)對于整個風(fēng)力發(fā)電的重要性，對風(fēng)力發(fā)電機組的運行也有著至關(guān)重要的作用，應(yīng)該有效合理的利用儲能系統(tǒng)，才可以得到更大收益。

4.結(jié)論

綜上所述，隨著風(fēng)電技術(shù)地日益成熟，可為電力系統(tǒng)的安全運行提供一定的保障。通過在風(fēng)力發(fā)電中引入調(diào)頻技術(shù)，有效解決了風(fēng)機運行中不穩(wěn)定等不良現(xiàn)象，提高其使用效率，然而由于我國在風(fēng)電技術(shù)方面的研究還較為有限，對其地成功運用還有待進(jìn)一步探究，因此技術(shù)人員應(yīng)結(jié)合傳統(tǒng)電力技術(shù)地相關(guān)優(yōu)勢，不斷開發(fā)新技術(shù)，提高風(fēng)電技術(shù)地使用效率。