尚高新
国家电投集团山西新能源有限公司， 030006
摘要：随着我国社会的进步和人们生活质量的提高，环境保护组织对新时代下的环境卫生提出了新的要求。传统工业使用化石燃料，但是由于其不仅是非可再能源同时对环境污染也尤为严重，因此越来越多的人们将视线转向无污染的可再生能源。例如太阳能、潮汐能、风能等，通过大自然的力量提供能源的帮助。并且在技术人员的不断努力和优化下在可再生能源领域取得了重大进步。本文则以风力发电为例针对电力系统的可靠性进行研究，并为相关领域的研究人员提供参考性建议。
关键词：风力发电；电力系统；可靠性研究
风力发电系统主要依靠于风能，风是自然界中常见的一种现象但是具有较大的随机性，风的时机和大小不被人为所控，因此将导致电力系统工作的不稳定性，所以为了更好的利用风力发电的电力系统，保持处于稳定提供能源的夹断，就需要精准的预测风力来为电力系统提供源源不断的动力，有效的减低了额外的支出并起到协调电网工作运行的作用。
一、风力发电原理
风车的应用在我国已经存在了一定的历史，其原理是通过风车的转动将风能转化为机械能的工具。而风力发电与风车的使用有着大同小异之处，大体上都是通过风叶旋转带动风电系统，但是也存在着不同之处即随着生产力水平的提高和技术的更新而在实践中增加了增速器，增速器能够大大提高风轮机的运转速度并提高发电效率。风力发电的电力系统原理并不复杂，只需要空气的流动推动叶片的转动，根据调查研究发现仅仅需要微风即可带动叶片进行发电。
我国大规模的发电系统通常由机械装置和各种控制设备共同组成，根据自身性能安排不同的任务，其中风轮也叫气动系统，风力在空气中的流动能够吸收动能为动力并在风能和风轮旋转中进行能量转换。传动系统包括了连接轴和齿轮箱，二者相互连接相互协作达到传递机械能的作用。
电气系统主要作用是连接功能，在风力发电系统和电网中完成对于电气的转换和变化，并实现机械能的转变。风力发电系统应用广泛，根据力学原理转矩会造成发电机的运转速度转变以达到控制运行速度的目的，为了确保发电系统更好的服务于社会因此要保障风力发电系统在不同的地区和环境下都可以正常运转。
二、风力发电的应用分析
人类在实践发展的过程中时刻都在进行着能源革命，对不同的能源进行探索和研究。但是虽然一方面为人类的生产领域和生活带来了极大的便利并产生了客观的经济效益，但也对社会环境带来一定的影响。长期开采化石能源将会出现资源枯竭和破坏生态环境的问题出现，并对环境带来严重污染，并且不能够满足人们对新环境的需求。因此我国正加大对资源的利用并在全球范围内都带来了影响。通过风力发电能够形成新的再生能源并且对环境没有任何影响，在生产过程中也不需要消耗燃料；同时在电力系统的操作运行中也不需要多余的投入和资金的浪费，对所需资金要求较低，设计的风电机组能够持续工作20年左右，并在日常的维护和利用中的费用也更低。风力发电设备的建设也不需要较多的工作人员且建设周期断，一两年之内即可完工。当前存在的问题有如下几点：
（1）风力发电系统对环境有着特殊的要求，需要选择在地理位置较高的地区为了能够满足风力的标准。根据当前急速水平，相关工作人员需要对地区进行考核近一年时间。
（2）风力发电场需要对当地环境面积有所要求，足够的空间才能为发电站提供运行需要的环境，通常需要至少上百亩的面积。相比于火电，风力发电需要的空间要相对较小。
（3）风力发电对风力有着标准，因此选择的地区通常地广人稀并且远离市中心，在保证不受影响的条件下也要考虑占地费用，但是为了提供给居民用电就对电网输送的标准更高。
（4）风力发电需要对风速有较高标准。由于风速受到自然环境的影响有着不可控的特点，这必然会导致电力总量的不稳定，风速只有达到一定标准才能够满足生产的需要并且全年需要工作2500小时。由于受到技术不足的影响通过风力发电在所有发电方式中占比不高，为了满足社会的需求电网对风力发电的使用维持才10%左右。
（5）在资金方面和对化石资源、水电发电相比风力发电的一次性投资较高，对设备的完善程度也要求较高，许多风力发电设备都需要通过进口的方式购买，需要的资金较为庞大。随着资金水平的提高也将会一定程度上降低风电产生的消耗，一部分地区风力发电的消耗也大幅度降低和其他发电方式持平。
从总体考虑风力发电能够对资源进行充分的利用并没有污染环境的可能，和其他发电方式比也成本较低，不需要过多的工人操作自动化便利，并且仅仅需要在地点开阔海拔较高的地区。但是由于风力系统不能够储存能源，长时间会导致能源的流失，并且能源的整体利用率远远不足，受到环境影响发电总量有着较大波动。在电力系统逐渐完善发展的阶段新能源系统结构也更加具有高水平，所间接带来的电力系统可靠性问题也愈加深远。
三、电力系统可靠性分析
风力发电生产过程中必然会出现许多突发情况，因此为了电力系统的平稳运行就需要综合的保持常态。电力系统在常见的风车之上加入了多项处理技术，因此在运行过程中无法保证哪个功能出现问题影响正常运转。为了避免出现故障阻碍正常工作就需要对电力系统及时排查和评估，对运行过程的可靠性进行分析，其中包含了安全性和充裕性。安全性指的是发点西贡由于连接不畅造成短路的情况发生时系统能够 通过缓冲暂时稳定电路，便于工作人员及时处理。而充裕性指的是在常态模式下系统能够提供足够的电力来满足人们日常的生活需要和企业工厂的需要。根据通过点电力系统分析可靠性能够在保证电网合理运行下发挥更有效的作用。
四、风力发电可靠性存在问题及对策
我国的风力发电取得的效果和成就受到业内人士的赞赏，但是实际的电力系统运用当中依然不免出现一些问题。针对存在的问题下文将提出并提出合理化对策
（1）电网接入
。风力发电的提供能源较为不稳定，在一些大型风电开发中将会重点应对如何连接电网的问题。我国的风力发电场所在偏远地区并且设备不够完善，因此对电网的发展格局造成了影响，有着如下几个方面的表现：首先在特殊时用电量的增加导致线路承载量加大，线路不稳定问题出现，如甘肃地区的风电发展十分迅速但是电网的疏松电力矛盾激化，虽然采用了减轻电路负担提高输送能力的措施但是依然无法提供足够的电力。其次电网稳定运行存在一定风险。上文提到风力具有不稳定性和间接性，因此无法保证电网的稳定运行。一方面加大了电网运行的控制难度系数，另一方面风电发展在同样压力下系统的惯量持续低迷，电网运算受到影响。
（2）技术方面
风电的输送特点明显，在没有完善的储能设备下将不能像其他发电站一样保证持续的点亮输出。大规模的风电运送将增加系统负担，对各部分电源调节都增加了压力。在我国风能良好的地区还要考虑到电网吸收风电的承载能力。
（3）解决措施
上文提到风电具有一定的随机性的特点，我国使用风力发电的比例较小，当前电网规模还能够维持使用，但是随着使用两增大电网主动性将不足，因此在当前工作基础上需要提高预测精准度，减少对系统调峰容量，间接提高运行的可行性和稳定性和储存电力的能力。此外还需要引进先进技术，获得国家的资金支持，吸引大量优秀人才从而对电厂的技术和设备以及管理制度综合升级。
结语：风力发电在我国当前的应用中非常广泛，但是受到环境、技术、资金等多个方面的制约还存在不足之处，本文通过风力发电的电力系统可靠性研究分析，探索存在的问题并指明了解决方向，旨在希望能够使得风力发电运用更加广泛发挥更大作用。
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