风电新能源及其并网技术的发展现状探究

发表时间:2020/9/3   来源:《当代电力文化》2020年第10期   作者:杨翠平
[导读] 风力发电是我国新能源之一,该能源具有资源丰富、开发方便以及节能环保等优点,由于这些优点成为了可再生能源中发展最快的清洁能源
        摘要:风力发电是我国新能源之一,该能源具有资源丰富、开发方便以及节能环保等优点,由于这些优点成为了可再生能源中发展最快的清洁能源,国外国内都在大规模的进行开发和应用,其发展前景非常可观。本文根据发电新能源的特征和风电并网,给传统电网带来的影响进行解析,同时还针对风电并网发电技术发展形势进行探讨工作。
关键词:风力发电;新能源;并网技术
1我国风力发电技术现况
        跟其他国家相比,中国风力发电开始的比较晚,风力发电在80年代中期才逐渐慢慢投入到商业化运行过程中。虽然风力发电兴起较晚,由于我国好政策的大力支持和推进背景下,风力发电迅速获得很大的发展,风电装机容量也在每年以快速发展趋势而增长,带动全国风力发电发展的平均速度。我国风电总装机容量数据曾取得很大的成就,得到位居世界第二的成绩,其中,新增装机容量曾获得世界第一。这些成绩再次体现出目前发电行业逐渐进入到迅速发展的过程,技术方面也是慢慢从引进国外技术到消化吸收,再到如今的自主创新,经过这一系列改变后,正在逐日壮大起来。真正能体现出风力发电技术自主开发上面的作用,是兆瓦级机组得到普遍应用。另外,我国对海上风电也积极开展主动探索和研究工作,海上风电的装机容量也在逐渐增加。可以看出,中国风力发电行业发展迅猛,潜力不可估量。目前我国在风电技术上还有一些不足之处,表现为:并网型风机都是应用国外先进,对于风电并网没有制定出完善的制度,风电并网的稳定性有待提高。我国风电技术在将来的发展中责任重大,道路遥远,需要历经长期的奋斗,这就要求风电技术在高层技术上能够寻求到突破点,并创新,这样才能够继续维持高速发展。
2 风电新能源的特征
         风力发电机及其把控系统的作用下,将风能带动风叶转动产生的机械能转化为电能的过程就是风力发电。其特点就是风能是可再生资源,在进行发电的时候,不会排放出废气而造成环境污染,不仅节能环保,而且造价成本也很低,但有的时候还会出现一些不容易把控的因素。有以下几个方面:
2.1 风能缺乏稳定性
    风能源是一种间断性的资源,季节和天气变化都会使风的速度和方向出现改变,导致风能随机性比较大以及间歇性。由于该资源的不稳定特点,风力发电机在运作的过程中很难把控出力大小的平衡度,所以,风电机组所产生的电能具有不稳定性。风能发电想要获得与其他发电设备有同样发电容量,就要把发电机的风轮做得足够大才可以,投资成本极高,甚至比其他发电的成本还要高。整个风电系统几乎不能存储电能,通常情况下都是运用调整汇总电量来满足输电系统,这就知道为什么风能在发电过程中所输出的电量大小是不均匀的,也是并网技术所要面临的巨大挑战。
2.2风电场分布位置远
        在中国,风能资源最丰盛的地方大部分都在沿海地区,居民少,跟用电负荷中心距离也比较远,其次,当地的电网架设结构也比较弱 ,在外送的时候会受到约束,目前迫切需要把电网建设进行加强,造成我国在电网建设以及传输方面遭受很大的考验。另外,由于风能不可控制造成发电的电网具有不可调度性,因为存在的不稳定性原因,最后导致结果:决定电网稳定性的重要原因就是风电场容量在整个系统中的占比,若占比大的情况下,电网稳定性就会差。
3风电并网目前出现的问题
3.1风电并网影响到电力平衡
         新的发电方式就是用风力进行发电,由于风能的特点造成风电出力不均匀,发电的输出功率也不稳定,尤其是在高峰时期特别明显,有可能是因为风电场在高峰时出力小的原因,不是高峰期间的负荷又用力过大,导致电力峰值出现不稳定现象,从而造成电网在运作的时候消耗过多的能量,很大程度上影响到了电力系统整体平衡运作。


3.2风力发电并网的影响
         当风电并网后,这个情况就要求电网务必为风力发电工业充足的峰值调整作用,确保峰值和频率都是在统一的范围内,风能大小所具备的不可控性会造成风力发电的功率变化程度很大,从而影响到电网的稳定性。另外,风力发电的时候,风电的间歇和随机性会造成风力在发电的时候数值出现不稳定现象,风力发电的时候所运用的是传统的发电网络,该网络要确切能够满足发电的实际需求,进而会增加电网调频的压力。
3.3风电并网影响到电网稳定
    由于风电的随机性会造成该能源并入到电网的整个系统后,电网的局部流量会出现变化,线路传输的功率也会跟着发生改变,最后造成电网的整个状态都在随机变化。所以风力发电并网之后,直接影响到电网输出功率的稳定性。另外一方面,由于风速的不可把控,在不断发生变化会造成电网随机出现故障,风电的无功功率把电网电压的稳定性降低,这些都是并网以后出现的状况。风电不容易被把控,风电并网以后,电网频率和系统故障的范围会随着风电比例的扩大而增加,造成风力发电技术在应用方面下降。风机抵抗干扰的能力很差,这是影响安全运行原因其一。
4 风电并网技术的发展形式
4.1开发出大容量风电系统
         中国现阶段问题就是在容量大的风电系统的开发上还很欠缺。风电机组单机的容量在跟随风电能源的持续研发而逐渐加多,根据当下这个要求,有关的部件和控制子系统的设计也是越来越难,目前最着急的就是要开发出具有大容量、高功能以及稳定的风力发电机。怎么解决这个问题,以及开发出新的设计技术是目前在风力发电行业内所遇到的技术难题,所以说在风电系统的未来发展中开发出大容量的风电系统是一个重要目标。
4.2探究并网技术和最佳能源获取技术
         风电和风电机组控制系统很大程度上都会影响到风电场,其输出通常会出现不平衡,从而使电网不能正常运转。所以,把系统稳定运营和处理故障的能力加强,达到风电场并网对电网的大力支持,有必要对并网技术进行深入探究。如今,获取风能的最佳途径是调节发电机的桨距和功率转速。
4.3探究海上风电场技术
         中国海域不仅面积辽阔,而且风力资源也非常丰富,风力与陆地相比的话,风力较为稳定,可以设置容量过大的风力发电机,在海上建设风力发电厂,在将来有非常大的发展范围。但海上风力的不稳定,并且沿海和负荷中心距离比较远的状况,针对风电系统的可靠性设计和风电场系统保护和维保技术等都提出了更高的要求。所以说,风力并网有待解决的重要问题,就是探究海上风电场技术。
5结语
         目前由于资源缺乏等形势,风电建设的规模和速度在不断增快,风电场容量在电网中的比重将越来越大,将会直接影响到电网的稳定运作。所以,探究出风电并网新技术,科学把控风电并网引起的一些不稳定原因,是目前风电并网技术研究的主要问题。针对大容量风电系统进行研究工作,不断加强和创新风电并网技术,能够处理其发展平衡期,对促进风电产业长远发展有重要意义,并符合国家资源结构调改的需要。
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