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新能源风力发电的发展思路探析李龙

发表时间：2020/5/9 来源：《电力设备》2020年第2期作者：李龙

[导读] 摘要：风电是可再生、无污染、能量大、前景广的能源，大力发展风电这一清洁能源已成为世界各国的战略选择。

        (山东能源盛鲁能化阿拉善盟新能源有限公司内蒙古自治区阿拉善盟阿拉善左旗 750306)
        摘要：风电是可再生、无污染、能量大、前景广的能源，大力发展风电这一清洁能源已成为世界各国的战略选择。我国风能储量很大、分布面广，开发利用潜力巨大，且在可持续发展的背景下，风力发电得到很大的发展。近年来我国风电产业及技术水平发展迅猛，但同时也暴露出一些问题。因此，文章从分析我国新能源风力发电的现状出发，在总结分析新能源风力发电技术发展的基础上，对我国风电发展过程中存在的主要问题进行了探讨分析，提出了相关建议。
        关键词：风能；新能源；发展
        1我国新能源风力发电研究现状
        面对资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势，必须树立尊重自然、顺应自然、保护自然的生态文明理念，走可持续发展道路。能源方面的开发研究同样也是如此，可再生能源在高速发展的形势下面临着一系列制约产业快速发展的问题，要充分认识可再生能源发展的战略意义。对此，我国颁布了《可再生能源法》，其中体现出了我国对新能源研究发展的规划，预示着新能源会成为我国能源发展中的重要组成部分，自2006年起，历经了十余年的研究发展，我国风力发电水平越来越高，我国也逐渐成为了可再生能源大国。目前我国风力发电产业发展速度迅猛，无论是风力发电的增长率还是总装机量都在不断发展。
        我国对于风力发电所需要的一般零件都能够实现“自给自足”，但是励磁系统和一些对在技术方面要求比较高的元件仍旧需要从国外进口才能得到要求，因此我国还需要在这方面继续发展，才能够进一步提升风力发电能力。
        2我国风力发电技术现存问题
        风电产业作为最有潜力规模化和商业化的新能源之一，已受到世界各国越来越多的重视。随着装机容量的不断增大，如何将风电场像常规能源那样与电力系统整合在一起则显得更为重要，由此引发了许多问题需要研究。
        2.1风电功率预测系统
        风能预测系统是风力发电技术的一项重要分支，由于风能的随机性和波动性，加之大规模风电场并入系统后对电力系统的稳定性及电能质量会产生较大影响，威胁电网的运行安全。风电场实现对风能的短期和超短期预测，并将数据自动上传至电网调度部门，有助于电网调度合理分配各风电场备用容量，减少弃风电量。目前风能预测方法有：基于数值天气预报（NWP）的预测，即利用数值气象参数对中长期风能预测的一种较为准确的方法；时间序列方法，利用一组历史风能数据即可对短期风能进行预测；人工神经网络方法，具有自学习自适应特性，应对非线性较强的模型具有良好的预测效果。风能的预测具有重要意义，将不同的预测方法组合在一起，是未来风能预测的重要发展方向。
        2.2风电机组的电力电子设备及控制技术
        现代风力发电技术是基于电力电子技术的快速发展，换句话说，电力电子技术为风电事业的发展提供了保障，如双馈异步发电机转子侧和网侧之间的双PWM变流器、直驱永磁同步发电机定子侧经交-直-交变换电路接入电网、基于电压源换流器高压直流输电（SVC-HVDC）的风电场并网技术和为满足低电压穿越所设置的电力电子装置及其控制策略等。因此，电力电子设备及其控制策略的研究，对于解决风力机转速控制、变流器等所产生的谐波及并网带来的各种问题具有重要意义。
        2.3低电压穿越
        低电压穿越（Lowvoltageridethrough，LVRT）在一定范围内可归纳为：应用电力电子技术，解决电网故障或扰动引起风电场并网点的电压跌落时，在电压跌落的范围内，风电机组能够不间断并网运行，并向电网提供一定的无功功率，支持“穿越”这段低电压时间的能力。当电网电压降低时，风电机组通常处于被动式自我保护而从电网中解列，当风电在电网中所占比例不大时是可以接受的。然而，随着风电装机容量的不断增大，若电网故障时仍采取被动式解列运行，则在电网的故障上又加了一个扰动源，严重威胁电网安全运行，甚至导致系统瓦解。因此，各国分别出台了不同的低电压运行标准。我国规定当电网发生故障时，并网点的电压跌至额定电压的20%，风电机组应能保证不脱网运行625ms等。

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目前的解决方案是改进变流器的控制策略、增加Crowbar+Chopper电路或储能装置。但面对电网中的各种故障，多数方案并不能满足低电压穿越的要求，这已成为制约大规模风电并网的瓶颈，对于低电压穿越技术的研究仍将是一个热点。
        3风力发电的发展前景探讨
        3.1风力发电装备制造技术
        风力发电装备的制造技术关系到风力发电机组的整体运行，关系到风力发电的整体状况。因此，在现阶段的基础上应该更加注重对风电装备的研究。其中，对风力发电机组的控制是保证机组安全高效运作的重要保障，也是在有关装备中起基础性作用的。随着计算机技术的广泛应用，在风力发电市场也得到了深入发展。并网运行的风力发电机以及得到了认可。从有关研究可以看到风力发电机的控制系统以及控制技术已经开始从先前单一的控制方式向智能型的控制方式转变。此外，有关风力发电装备方面的另一个需要注意的是有关风力发电机组的机型及其容量。风力发电技术发展的现在，面临的主要是如何进一步的提高整体的运作效率以及最大程度的降低成本，并能有更安全可靠的发展。因此，风力发电机机组的机型就需要向大型化的方向发展，相对应的机组的容量也要扩大。因此，在有关装备制造的过程中要注重这方面的研发，以配合、适应新情况下的新需要。对此，相关技术人员的研发力度以及对装备的要求更要不断追求。
        3.2向常规电厂发展
        随着能源的短缺，新能源势必将要代替传统能源。由于风能的不确定性，如何使风电场向常规电厂那样满足电网运行的要求，及具有良好的可控可调性，还有很长的路要走。
        3.3海上风电发展
        相比较而言，海上风速比陆地上高，风能资源更为丰富，进行海上风电开发可以更加有效地利用风电机组的发电容量。海上风速受到高度的影响并不大，因此无需架设很高的塔架，可以降低开发成本；海上风能受到的阻力比较小，因此作用在风电机组上的疲劳载荷减少，可以延长风电机组的使用寿命。我国应当积极学习与引进国际海上风电的开发与利用经验，为我国海上风电开发积累经验。
        3.4桨距向变桨距变速发展
        风能具有随机性和爆发性的特点，当风速变化时，改变风轮的桨距角使其保持在最佳叶尖速比。以期获得风能的最大利用效率。并且在电网发生故障时，通过调整叶轮桨距角减少风能捕获，以利于机组紧急停机或配合低电压穿越控制策略。
        3.5风电场开发技术
        任何一个项目的开发都需要从制度到技术上的配合，因此，关于风电场的开发技术也是在未来风电市场发展中需要注意的。风电场的开发主要有单个风电场开发和联合开发两种。不同的类型所要求的技术也是不同的，但是整体上来说，对于风电场场址的选择、风能资源的测评等有关技术的要求是相同的。因此，在风电场的开发过程中相关人员应该做好事前的策划与预先的申请等，还要实地考察、讨论，争取能够在开发过程中做到最好。
        4结束语
        综上所述，风力发电产业是我国新能源产业中的重要组成部分，有着良好的发展前景，所以要对当前风力发电存在的问题给予足够的重视，在市场建设上、技术发展上给予足够的支持，从而为风力发电产业营造一个良好的市场环境，为我国新能源技术的进一步发展奠定基础。
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