新时期新能源风力发电相关技术研究
张健
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张健,. 新时期新能源风力发电相关技术研究[J]. 中国能源进展,20221. DOI:10.12721/ccn.2022.157004.
摘要: 现如今伴随着我国能源需求不断增加,能源的消耗量增加也是使我国本土能源的匮乏情况变得越来越严重,这样便是需要从新能源方面加强分析和研究,电力能源对于煤炭等资源的消耗量是比较大的,发展自然能源便是显得越来越重要,风力发电的技术在现如今已经是成为了人们所关注的焦点问题。基于此,主要针对新能源风力发电技术的相关内容进行探讨,以此希望能够通过对新能源的开发和利用来实现促进我国的可持续发展。
关键词: 新能源;风力发电;相关技术
DOI:10.12721/ccn.2022.157004
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引言

改革开放以来,我国经济得到了快速的发展,而随着近年来能源消耗量的不断增加以及社会各界对环保问题重视程度的提高,如何提高太阳能、风能等新型环保型能源的利用率,减少煤炭石油等化石能源的使用,成为当前的热门话题。风能作为一种可再生清洁能源,储量巨大且在我国分布广泛,通过风力发电技术的开发与应用,能够在一定程度上缓解我国当前电力资源紧张、能源匮乏以及环境问题突出的问题。因此,加强新时期新能源风力发电技术的应用水平,具有极强的现实价值。

1风力发电相关技术分析

1.1风功率预测技术

(1)按预测周期分类。根据预测周期的差异,风功率预测方法包括超短期预测、短期预测与中长期预测。在应用方面,超短期预测主要用于风电实时调度;短期预测一般用于机组组合与备用资源调度;中长期预测通常用于系统维护与风能资源评估。(2)按预测模型分类。根据预测模型的差异,风电功率预测方法包括物理法、统计法与组合模型法。其中,物理法是通过相关设施模拟风电场附近区域天气情况,得到风电场附近的风向、风速、气压以及空气密度等参数,创建风电功率模型,进而实现风电功率的预测;统计法则是通过相关的数学函数公式,得到现有数据和预测数据之间的数学关系,通过对两者之间的相关性分析,进行结果预测,统计法在实际应用中依托的数学工具主要有时间序列算法和机械学习算法;组合模型法并不是一种专门的预测方法,它是将其他功率预测方法进行了整理与融合,从而创建出更加接近实际的预测模型,结合各种预测方法的优点,得到更加准确的结果。

1.2风电机组功率调节技术

(1)定桨距失速控制技术。该技术的应用是把螺距风机叶片和轮毂固定在具有足够刚度的基础上,然后通过焊接的方式连接在一起。应用定桨距失速控制技术能够简化系统结构,保持风电机组的运行的稳定,该技术的应用优势在于,涡轮机的输出功率可以随着环境中风速变化的情况相应的发生变化。但是,由于风机叶片被焊死因而不能根据实际中风速的变化进行动态的调整,且应用该技术很难实现较高的风能利用率。(2)变桨距控制技术。变桨距控制技术指的是通过调节桨距角度,实现风电机组输出功率的调节。在实际应用中,当风力发电系统的输出功率低于额定功率时,桨距角始终维持在零度位置,输出功率主要由外界环境风力大小决定;当风电机组所处的环境风力较大风电机组输出功率超过机组额定功率时,系统会根据实际输出功率的大小自动调节桨距角,从而控制机组输出功率不会超过额定功率,以此来防止系统过载而损坏。变桨距控制技术是一种主动型控制技术,它能够实现系统的闭环控制,在防止桨距失速方面具有重要的作用。此外,变桨距控制技术还能够保证风轮旋转后在较大正桨距角的情况下产生足够的启动力矩,并且在停机时保证桨距角处于90°位置,从而可以尽可能的降低风轮空转速度。

1.3无功电压自动控制技术

无功电压自动控制技术的应用主要包括无功电压自动控制子系统与附属监控系统。自动控制子系统可以作为一个单独的功能单元独立运行,也可以集成在监控系统中,它的主要作用是监测风电场内的无功电压情况,并通过通信系统传递相关无功电压的调节指令。子系统的运行与状态控制可通过人工设置来完成,风电场内的相关控制设备也可以实现人工的解锁与闭锁,系统通过自动控制完成设备投退。当风力发电系统处于稳定运行状态时,子系统能够体现出较好的无功调节能力,达到维持电压稳定的效果;如果机组无法有效完成无功功率的调节,可由动态无功补偿设备进行无功补偿。此外,子站还能完成风电机组以及无功补偿状态的自动调节,进而保证无功功率得到充分的补偿。

2风电新能源技术发展前景研究

2.1充分研发大容量风电系统

随着风电资源的大规模开发和利用,风电机组的单机容量越来越不能满足应用发展需求,需要大容量的单机机组的应用,以发挥更大的作用。大容量机组的应用可以改善现有的风电机组运行情况,高效地提供风电能源的应用和开发,提高风电能源的竞争力。不过在大容量风电系统的研究开发上存在技术难题,大容量风电机组的研发阻力也成了风电发展的制约因素,成为风电能源建设团队未来的研发突破方向。

2.2利用大数据技术加快风电资源发展

风电能源的有效管理和利用离不开大数据时代下的大数据应用,未来的时代也必将是大数据时代,所以结合大数据平台的技术应用和管理成为未来风电能源的技术研究方向。在此基础之上,不仅完成了风电项目的技术改革,还在水电、光伏等项目上,采用云计算技术,实现电源侧数据集中与共享技术突破。风电新能源的技术发展与科学技术的发展同步能够加快发展的速度。

2.3风电抢装潮背景下提高产出的新技术

在2021年风力发电机组迎来了爆发抢装期,大规模的风电机组抢装背后也使得风电行业重新面临着新的挑战。各大电力集团每度电利润的大幅降低背景下,原来的机组风资源优势进一步缩小,全行业都为风电行业的下一步发展作思考和探索。在不同规模、不同位置和不同机型的条件下,如何在提高风电机组的出电效率的同时,又能降低风电机组的运营成本,是未来风电能源发展的重要方向。在当前的大数据新媒体时代下,各大电力集团传统的数据监管和运营监控只是做到了最基本的满足,并没有充分结合大数据的优势来主导风电运营。当前的人力成本不断地提高,相比之下物联网5G快速发展应用,众多新手段更加高效稳定,未来的风电也将实现集中高效的管理和运营。风电的集中运营监控管理要不断在风电技术服务、设备的采购和备件配送等集中的条件下进行发展和创新。政府为了统一管理风电新能源的开发和应用,尝试用不同单位的风电机组建设统一的升压站和监管中心,这一定程度上可能会存在利益责任分配不均的情况。不过现代企业可以在此基础和思路上进行风电资源管理的整合集中,优化数据分析设备配送技术服务等统一集中的监管运营。将同一个电力集团下的不同风电机组集中起来,构建网络式的服务销售平台,再通过信息化物联网平台去推广发展。构建的风电服务销售平台集中了风电运营的数据分析和管理,在采集数据经过分析后,面对即将出现和已经出现的故障可以提供及时的检修配送服务。

结束语

综上所述,作为新时期新能源的典型代表之一,风能的利用成为当前的热门课题。近几年风电技术得到了较快的发展并取得了一定的成果,尤其是在偏远山区实现了较好的社会效益。未来,还需要进一步加大相关风电技术的研究投入,克服限制风电技术发展和应用的因素,推动我国风电事业的健康发展。

参考文献

[1]刘燕.关于新能源风力发电相关技术之研究[J].智能城市,2019,5(8):71-72.

[2]赵泓明.针对新时期新能源风力发电相关技术讨论分析[J].科技创新导报,2018,15(1):67+75.

[3]赵泓明.针对新时期新能源风力发电相关技术讨论分析[J].科技创新导报,2018,15(01):67+75.