电力工程可持续发展与风力发电研究

发表时间:2020/8/4   来源:《科学与技术》2020年28卷7期   作者:田海龙
[导读] 电力资源对社会经济发展起到了巨大影响,如今通过火力发电

        摘要:电力资源对社会经济发展起到了巨大影响,如今通过火力发电、水力发电和风力发电都可以满足社会用电需要,如何在减少能源消耗的同时满足用电需要是电力行业可持续发展的关键,风力发电凭借满足持续发电、清洁环保的优势成为电力工程主要发电形式,需要对其加强研究。本文从风力发电现状入手,讨论风力发电在电力工程可持续发展中的作用,并分析如何利用风力发电实现电力工程可持续发展,希望实现社会发展与生态环境的协调发展。
        关键词:电力工程;可持续发展;风力发电;研究
        我国是风电大国,在利用风力发电的过程中有诸多优势,但是也面临着诸多的问题,风能具有随机性和波动性的特征,同时风电装机容量占电网容量比重较大的情况下会影响到电网的运行,这就需要了解风电场和原有电源之间的关系,让风电并网对输电网的冲击力降低,最终向着智能化电网的方向发展。
一、当前我国风力发电现状        我国地处季风气候区,常年受西北风影响。其中西北地区受冬季风的风力影响较大,而东部沿海地区受海陆热力性质差异和地形的影响导致夏季风力较大,所以我国的风力十分丰富,有着巨大的开发优势。我国对风能的开发在近十年取得了举世瞩目的成就,在上世纪90年代以来基本以每年30%的速度增长,目前在西北地区和东南沿海都有风力发电厂的分布。在市场经济的大环境下,海上风力发电正在向着商业化的方向发展,是我国今后风力发电重点研究的方向[1]。
二、风力发电在电力工程可持续发展中的作用        风力资源是一种可再生资源,将其有效利用可以缓解我国电力资源紧张的问题,相较于火力发电还体现出环保的优势,有效减少温室效应,具体的作用体现在以下几个方面:        首先,减少温室气体的排放。如今世界各国都对温室气体的排放问题高度关注,这一问题的出现导致全球气温逐年升高、两极冰川融化和海平面上升,对人分类的生存和社会的发展构成严重威胁,目前火力发电在我国依然占有重要的比重,发电过程中会排放出一定的温室气体,而风力发电是一种清洁型的发电技术,有效满足发电需要的同时,不会排放出温室气体,是对可持续发展理念的践行。        其次,为偏远地区提供电力资源。相较于东部沿海地区,在我国的西北地区还有很多村镇经济不发达、基础设施较为落后,借助西北地区冬季风的优势可以缓解电力资源不足的问题。近年来,我国在西北地区兴建了诸多风力发电厂和安装大量的风力发电设施,不仅可以降低维护成本,还实现了对风力资源的循环利用,满足了地区经济发展的需要[2]。        最后,缓解我国电力资源紧张的问题。在城市化进程飞速发展的今天,人们的生活和工作都需要利用大量的电力资源,加之农业、工业和建筑业对电力资源的消耗,使得如何对电力资源优化配置成为电力行业关注的问题,让风力发电和火力发电、水力发电各自发挥出优势,为调配电能提供帮助,进而促进社会经济的发展。
三、如何利用风力发电实现电力工程可持续发展        首先,规范风力发电建设程序。要想保证风力发电事业的健康发展,就要制定出科学的风力风电管理措施,对风力发电技术科学利用。目前我国依然处于风力发电事业的上升期,以往规划建设缺乏科学程序,造成了一定的资源浪费,因此针对风力发电站的建设,需要制定出科学、系统、可持续发展的设备安装措施、维修措施,以此保证风力发电系统的稳定运行,降低因设备故障导致的经济损失。

项目需要做好招标管理和方案设计,然后设计人员要科学规划和方案设计,并且对施工环境、施工条件做好全面的勘察,相关数据要详细记录,进而保证设备安装的合理性。此外,勘测设计文件要满足国家的相关规范标准,经过相关部门批准后方可施行[3]。        其次,制定出配套的电网系统。火力发电和水力发电是我国主要的发电形式,因此目前的主要电网系统都与火力发电和水力发电相适应。在建设风力电网的过程中,需要考虑到电网接入的问题,为此国家需要建立配套的电网系统,具体说来:国家要建立健全法律法规,根据不同的地区实际推广风力发电,加强相关的宣传工作,积极改善当地电力结构,加强技术的创新和研发,制定出工程的发展规划,为电网系统的稳定运行提供保障。此外,为了保证风力发电电网的稳定性,需要根据当地的气候情况,制定电网调峰相关措施,防止因风力不满足发电需求而致使电网系统中断。        再次,加大资金投入力度。不论是哪种工程建设都需要得到资金的支持,尤其对于正在处于技术上升期的风力发电而言。在保证项目设立进行的同时,我国的科研人员也要加强对风力发电设备的研发,对于人才的培养也要提供资金,让创新型人才成为技术研发的主体。国家要向高校投入大量资金,为学生提供大量的实践机会,更好的服务于我国风力发电事业。此外,要采用技术研发和国外风力发电机引进相结合的方法,坚持消化、引进和吸收和原则,加强资金投入,逐渐掌握大型风力发电机组的核心技术。        最后,建立国家风力发电设备的质检体系。在电力工程的建设过程中,需要保证安装施工的规范性,同时还要做好竣工验收工作,这就需要打造出完善的质检体系,不仅可以保证电力工程的建设质量,还有利于降低成本,最终实现我国电力事业的可持续发展[4]。
四、电力工程中风力发电的趋势        首先,增大中压变流器拓扑功率。为了提升风力资源转化效率,降低风力资源成本,通过近年研究发现风力涡轮机的发电功率对提升风力发电能力有着显著的效果。同时,让元器件的质量得到提升也可以进一步发挥出多电平变流器作用。开关损耗的导通损耗和比率可以对风力发电的质量产生影响,借助风力涡轮可以提升电压和电流,而多电平变流器可以连接变流器之间的网络和配电。        其次,关注风力电场的储能技术。风力电场让风力发电技术具有很强的经济性优势,其中主要是对储能技术的利用,可以在15分钟的时间里满足能量存储需要,一个风力发电系统中含有多种储能系统,比如液态蓄电池可以让不同的化学材料充分反应,进而在可持续发展中起到重要作用。        再次,发展海上风力发电。海风有着广阔的开发潜力,安装风力涡轮发电机可以产生巨大的能量,其中的高压直流输电技术具有以下优势:大陆扰动和离岸安装相隔离,电缆的功率损耗较低,发送端和接收端的频率不受影响,输电距离不会受到电流大小的影响[5]。
结束语:        综上所述,先进的发电机组控制系统可以让电力输出更加稳定,为人们的生产和生活提供电力保障。出于环保的角度,今后风力发电必将成为我国发电的重要形式,随着风力发电项目规模的不断扩大和发电技术的成熟,我国电力事业也将继续走上可持续发展之路。
参考文献:
[1]张宇楠,樊俊廷.电力工程可持续发展与风力发电[J].建筑工程技术与设计,2017,(24):4641-4641.
[2]卢仁军,李然,王健, 等.考虑需求侧响应的新能源接入下的配电网无功规划研究[J].电测与仪表,2020,57(6):46-51.
[3]张靓.浅析电力工程可持续发展与风力发电[J].大科技,2015,(35):41-41,42.
[4]李政.风力发电存在的问题与发展策略[J].百科论坛电子杂志,2019,(7):473.
[5]高修煬.风力发电存在的问题与发展策略[J].集成电路应用,2019,36(1):78-79.
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