风电新能源发展与并网技术探讨

发表时间:2021/9/2   来源:《中国电气工程学报》2021年4期   作者:欧阳安纲
[导读] 风电新能源不会对环境造成污染,已广泛地应用在我国多个产业领域之中
        欧阳安纲
        中国电建集团核电工程有限公司 山东济南 250100
        摘要:风电新能源不会对环境造成污染,已广泛地应用在我国多个产业领域之中。我国一直倡导走绿色可持续发展的道路,而风电新能源与我国的发展理念高度契合,所以应该注重风电新能源的开发与利用,不断升级风电新能源的相关技术,发挥出风电新能源的实际优势与价值。风电新能源在使用过程中需要结合并网技术,能够发挥出风电新能源的最佳应用效果。
        关键词:风电新能源发展;并网技术;控制要点
        1导言
        随着社会经济迅猛发展,人们的生活水平不断提高,对能源的需求逐步增大,能源供应逐步呈现出了紧张的态势,环境问题越发突出,因此近年来社会关注焦点逐渐向可再生能源的开发利用领域转变。随着新能源发电技术的逐步成熟,风力资源的开发利用越发自如。但风电新能源的发展仍处于摸索阶段,有较大的发展空间,还需多措并举,逐步解决我国风电并网技术难题,以推动风力发电工程稳中求进。
        2并网风力发电特点和现状
        并网型风力发电指的是将风力发电系统和市政电网实现并网以后,在市政电网发电的基础上利用风能这种可再生清洁能源作为电力系统供电的一种补充。利用风能这种清洁能源,可降低对周围环境的污染。风能可实现循环利用,提高了资源的利用率,降低对不可再生能源的消耗。但是,该发电形式在实现和市政电网并网以后,受风力资源自身特点的限制,比如,风速的不稳定使得监管部门无法及时获取风力资源变化信息,加上技术不够成熟不能提前储存大量风力资源,就会在需要用电时影响风力发电的效果和电网的正常运行。未来对于并网型的风力发电有很好的前景,需进一步加大对风力发电及其并网的投入和研究。
        3当前我国风电新能源发展中存在的主要问题
        3.1电能质量问题
        在我国风电发展的过程中,因为风力发电设备单机容量的问题,导致发电量不能够满足所在区域对电力的需求。风力发电装置一般采用的电网连接的方式,这种方式的结构设计较为简单,异步发电机与配电网之间通常采用直连的方式,供电网络的末端是风电场,因为配电网的电压相对而言处于较低的水平,外加结构设计较为简单,对风电的冲击能力造成了很大的影响,最终导致电压不足,从而容易使风电在配送的过程中受到干扰,电压变化幅度较大,风电的质量不够稳定。
        3.2风电场分布地区偏远
        风能资源丰富的地区往往偏远,导致风电场与负荷中心的距离较远,电网的网架结构性能相对较弱,导致当地电网的输电功能无法实现风电的远距离输送。因此,还需加大对风电输送工程的研究与建设力度,加强电网建设的创新发展,以实现对风电资源的有效开发利用。
        3.3电网调度中存在的问题
        风能相对于其他形式的发电能源,对其进行合理控制的难度较大,所以风电的运行趋势不能通过预测来完成。风电电网使用并网技术之后,其负载能力能够将闲置的电能充分利用,但是风的承载能力毕竟存在一定的局限性,这个局限性将会对风电场的操作产生一定的限制,在电网风电波动不能完全处于平衡的状态下,必须对风力发电在电网功率进行合理的控制。所以在风电发电计划的安排之中,必须要考虑风电在发电过程中的实际实施情况,必须对风电系统的调频、调峰等进行充分的分析,还应该对风电机输出波动影响负荷平衡的问题加以充分的考虑。
        4风电新能源发展与并网技术控制要点分析
        4.1科学预测风力发电量
        科学预测风力发电量是控制风电的随机性与实现风电向常规可调度电源转变的重要前提。通过对风力发电功率预测方面的深入研究,发现精准预测风电机组轮毂高度位置的气象信息,主要通过结合各数值天气预报模型的途径,实现对功率的短期精确预测。

在实践中通过NWP预测气温与风速、风向等相关信息,围绕风机周围的物理信息,计算出风力发电机组毂高度的风向与风速。围绕风机的功率曲线,得出最后的输出功率,可避免恶劣气候对预测数据精确度的影响。
        4.2降低功率损耗,缓解风电电网压力
        风电电网的功率损耗可以分为有功损耗和无功损耗两种,对功率损耗进行研究可以解决风电电力线路之中存在的问题,通过降低功率损耗能够降低风电系统的用电负荷,从而提高风电设备的使用寿命。所以风电场要对有功功率采用公式进行计算,将导线的路径选择合理的方式,从而最大限度降低电阻的压力,使有功损耗尽可能降低;对于降低无功功率来说,要根据风电场的实际情况来选择适宜的变压器,对无功功率进行有针对性的补偿,当前我国风电场大都采用整合电网资源、并联电容器、同步调相机和静止无功补偿器等几种无功补偿方式,都能够有效缓解风电并网的压力,进而提高风电并网系统整体的稳定性和安全性。
        4.3加强技术资金支持
        由于风电场分布的地区偏远,与用电负荷中心的距离远,在远距离输电中,由于输电线路相对较长,会出现一定的电能损耗与资源浪费等问题。因输电线路引起的电能损耗问题,会不可避免地促使电压降低,无法确保电力系统在正常负载下运行。受低电压引起的感应电机温度升高的影响,用电设备的性能会降低、使用寿命会缩短。因此,在风力发电中可通过在变压器上设置开关的方式,解决电压过低与电能损耗的问题。电力行业的发展空间巨大,应当逐步加大风力发电系统的资金支持力度,以夯实电网设施建设的基础,推动电力行业规模化发展。
        4.4风电功率预测技术要点控制
        风电功率预测技术是风电并网中的一项重要技术,是指在一定时间段内对风电的功率进行预测,通过建立相应的数字模型的方式进行预测能够帮助技术人员更好地掌握风电波动的规律,从而能够对风电的不确定性对风电系统造成的影响进行控制,使风险在可控范围之内,对于风电系统的稳定性和可靠性有很大的帮助。风电功率预测技术分为超短期功率预测、短功率预测和中长期功率预测三种模式。超短期的功率预测一般是在指5个小时的时间段,短期功率预测的时间段一般为三天。功率预测能够使技术人员更好地对风电系统的功率进行调节,使其输送功率始终保持在一个平衡的状态,是风力发电厂提高经济效益的有效措施之一。目前我国的风电场已经能够熟练地运用短期功率预测技术,预测技术中包括统计方法、物理统计方法和物理方法,我国对风电功率的预测方法已经经过了多年的实践与发展,已经形成了一套完备的、有效的风电功率预测体系,使用了多种预测方法建立了混合式的风电功率预测模式,解决了风电系统历史数据丢失、风电场情况较为复杂的难题,使我国的风力发电厂的功率预测结果准确性有了很大的提高,在很大程度上提高了风力发电厂的综合经济效益,对风力发电厂的发展产生了很大的影响。
        4.5优化风力发电项目发展
        随着可持续发展理念深入推进,风电工程作为可持续发展的重要举措,加大对风力发电项目的实践研究与创新发展意义重大。在风力发电项目的建设与使用中,应当及时发现其潜在的问题,多角度分析问题的原因,以推动风力发电项目健康发展。要加强对施工现场的监督管理,及时发现与记录分析设计偏差问题,综合各种影响要素及时调整施工,以减少工程变更,促使风电工程建设顺利展开。
        5结束语
        总之,为了更好地推动我国风电新能源的发展,需要对其并网技术进行深入的研究,从多个角度、多个层面不断完善并网技术,提高风电系统的稳定性、可靠性、安全性,为我国发电行业做出更大的贡献,确保我国电能产业可持续发展。
        参考文献:
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        [2]许立仁.风电新能源发展与并网技术分析评价[J].绿色环保建材,2017(06):8.
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