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摘要:风力发电以其资源丰富、成本低廉、开发方便、节能环保的优势成为可再生能源中发展最快的清洁能源,被世界各国大规模开发和应用,其发展前景十分广阔。因此,可再生资源、洁净能源的开发与利用成为我国解决资源短缺的首要任务,风电新能源的研发与利用可以有效缓解煤炭资源短缺带来的人类生存危机,文章通过对风电新能源的发展现状及其并网技术的发展现状进行探究,希望对我国可持续发展有所帮助。
关键词:风电;新能源;并网技术
为进一步响应国家可持续发展的号召,提倡低碳生活,大力发展风电资源是我国可持续发展道路上的重点之一,众所周知,煤炭资源属于不可再生资源,生成周期非常长,甚至需要上千年的生成周期。因此,风电新能源的开发与利用成为我国资源可持续发展的重要选择之一。风能是一种洁净能源,可以说是取之不竭、用之不尽,我国沿海地区、草原地区、山区以及高原地区等严重缺乏煤炭资源和水资源,但是这些地区的风能资源丰富,依据不同地区的优势资源来带动当地的发展,已经成为是我国可持续发展战略的重要组成部分之一。
一、我国风力发电技术现状
我国的风力发电起步较晚,20世纪80年代中期风力发电开始进入商业化运营阶段。虽然较之国外尚存在一定差距,但在国家利好政策的支持和推动下,风力发电事业得到了迅猛发展。从2005—2008年的4年时间里,全国风电装机容量由126kW增长到1221万kW,以每年一翻的惊人速度发展着,远远领先于世界风电发展的平均速度。2009年年底,我国以风电总装机容量2601万kW的数据位居世界第二,其中新增装机容量为1300万kW,占世界新增装机容量的30%以上,居于世界首位。这一数据充分证明我国风电产业正在步入一个飞速发展的阶段,同时,在技术上,经历了从引进技术到消化吸收,再到自主创新,一系列改变之后正日益发展壮大起来。兆瓦级机组在国内风电市场的大量普及,标志着我国对风电技术自主研发能力的提升。此外,我国对海上风电也进行了积极的探索和实践,从2008—2015年的7年时间里,海上风电的装机容量有了大幅度的增长。2016年,仅海上风电新增装机就有154台,容量高达59万kW,同比增长50%之多。由此看来,我国的风电产业发展是非常迅速的,潜力十分巨大。但是,我国的风电技术还存在很大的不足,主要体现在:并网型风机以进口为主,风电在整个电网中的占比相对较小,一些关键零部件还是靠进口,没有制定健全的风电并网规范,不能保证风电并网的稳定运行。未来我国风电技术发展任重而道远,必须在高层技术方面寻求创新和突破,才能继续保持高速发展。
二、我国风电新能源发展中存在的问题
1.风能的稳定性不高
因为风能属于一种过程性能源,风向、风力以及风速受多种因素的制约与影响,本身具有随机性与不稳定性,很难掌控。因为对风资源很难进行掌控,所以导致风电机组所产生的电能波动范围大,随机变化程度较大。
2.风能的存储难度大
蓄电成本与发电成本存在很大差异,相比而言蓄电成本要高出很多,因此在风能发电机组中几乎没有蓄电能力,通常都是以输出电量作为根本来对收纳的电量进行合理调节。
3.风电场的分布位置不均
依据我国地形地貌进行整体分析,我国风能资源较为丰富的地区与负荷中心二者之间的距离相差比较远,电网基本设施架构也较为薄弱,这是影响当地电网输电能力最直接、最明显的因素,在开发大规模风电能源的时候,需要建设与之相配套风电运输工程之后,才能进一步对电网的建设实施强化措施。
三、对风电并网性能进行完善的措施
1.降低功率耗损以及电网压力
电网功率通常划分为两种:有功率消耗;无功率消耗。
随着风电发电网在功率损耗方面的研究不断深入,通过功率计算的方式,能够及时有效发现电力线路中隐藏的故障以及潜在的安全隐患,在进一步降低风电网功率损耗的同时,还能够降低用电负荷,保证电力设备的使用寿命。所以,要想更好地对风电网的有效功率进行计算,需要选择合理的导线路径,在传输量最大的基础上降低电阻的压力值,最大范围内降低以及减少有效功率的损耗,保证有效功率传输的高效性。
2.优化风电工程建设布局结构
为了进一步有效推进我国风能发电网建设与发展,根据我国不同地区的实际情况,在风电并网技术推行以及风电网建设过程中推行“闭环结构开环运行”的方式,通过此种运行方式可以有效保证电网运行的稳定性。其根本原因在于电网网络建设过程中,电网网络主要表现为一种环形的状态,一旦发生线路方面的故障,就会转变为一种辐射形态。因此,如果是线路出现故障,需要及时联系有关工作人员合理运用开关,将电能运输通过其他线路进行传输,保证电力系统的正常运行,保证电力用户不受影响,最大限度地避免电能损耗,保证电力设备与发电机组的安全、稳定和高效运行。
四、风电并网技术的发展趋势
1.针对并网技术以及最大风能捕获技术方面的研究
风电场受风力以及风机控制系统的影响非常大,其发出的力道常常是不均衡的,对电网的安全造成不同程度的影响,所以,为了能够进一步提高风电系统的稳定性、可靠性以及系统应对故障的能力,以此来实现风电场联网对电网的一种支持,需要有关研究人员对并网技术开展深入研究与分析。同时,风能的密度比较小,如何能够捕获更大的风能是未来风电并网技术的重要研究方向之一。就目前而言,对风能最好的捕获方法就是调节叶片的直径以及发电机的机组功率转速。从风电电网运行的经济价值、社会价值以及可行性来讲,风电系统并网技术以及最大限度的捕获风能是未来风电发展的首要任务之一。
2.对大容量风电系统的研发
目前,我国缺乏对大容量风电系统的研发。随着国家对风电能源的大规模开发,风电机组单机装机容量不断增大,在此要求下,相关部件和控制子系统的设计难度也越来越大,研发大容量、高性能和可靠稳定的风力发电机成为当务之急。如何突破这一瓶颈,研发出新的控制、设计技术是目前世界风力发电领域面临的技术难题,因此,大容量风电系统的研发是未来风电系统的重要发展方向。
3.对海上风电场技术研究
我国海域面积辽阔,海上风力资源丰富,风向稳定,易安装单机装机容量较大的风力发电机,海上风电场发电未来有很大的发展空间。但是,由于海上风力的不稳定性以及沿海与负荷中心的距离较远问题,对风电系统的可靠性设计、海上风电场电能输送技术以及风电场系统保护和维保技术、风电场的协调控制技术都提出了更高的要求。因此,对海上风电场技术的研究是风电并网亟待解决的重要问题。
结语
面对当前能源紧缺、环境污染严重的局面,风电建设步伐逐渐加快,电网中风电场容量的比例将会越来越大,这将会给电网的稳定运行带来很大的影响。所以,对我国风电能源的研发有了更深一步的了解,风电能源的开发以及并网技术的研发是充分利用风电能源的关键所在,可以有效推进我国社会经济的可持续发展。
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