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风电新能源并入电网应用技术研究

​问虎龙1 于凯2

天津瑞能电气有限公司,天津市,300380

摘要: 为了缓解当前我国所面临的资源短缺问题,加强对可再生新能源的开发和研究具有相当重要的现实意义。本文主要以风电新能源并网技术为研究对象,对风电新能源的现状做出简要的分析,着重探究了风电新能源并网技术的应用与发展,希望对促进风电并网技术在当今社会上的深入有所贡献。
关键词: 风电新能源;并网技术;发展;开发现况;发电量
DOI:10.12721/ccn.2021.157073
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引言

近年来,社会经济发展迅速,国民的生活水平也在不断提升,当下我国的能源消耗量已经有了惊人的增长,由此出现的能源紧张的问题也开始得到全社会的广泛关注,于是人们逐渐将目光转向可再生能源的开发与利用上。随着新能源技术的不断发展,我国对于风力资源的利用也变得更加纯熟,但风电新能源的开发尚处于初步摸索的状态,虽然还有很多问题需要得到解决,但不可否认的是这种新能源的发展前景十分可观,对应对国家风电并网技术的难题有十分显著的作用,所以针对具体的发展策略仍需要广大从业者展开进一步的研究。

1风电新能源的开发现况

1.1开发效率低

在开发风能的过程中,由于风能的密度比较小,所以要求风力发电机的风轮尺寸更大,但事实上,市面大部分风轮机对风能的开发效率都比较低,最高不超过60%。而在实际操作环节,由于整个开发过程会受到诸多因素的影响,这时开发效率还会进一步降低,如水平轴风轮机的最大效率一般在20%-50%的范围内,垂直轴风轮机在30%-40%左右。

1.2电能波动大

从本质上分析,风能作为一种过程性能源,它会受到风向、风速等的影响,并且由于风向、风速的不确定性较强,由此便会导致风力发电机无法顺利的完成调控处理等的一系列任务,此时从风发电机组发出的电能便会产生较大的波动。

1.3风力风电不易调节

在风电新能源开发工程中,风力风电不易调节的问题主要体现在以下几个方面,一是难以实现风能的大量储存,蓄电池的成本高昂,在购入蓄电池方面花费的成本甚至远远高于整个发电环节,这时电网系统的蓄电能力便会大大降低,一般只有在输出电量的情况下才能进行对收纳电量的调节。二是基于电网本身的不可调度性,其基本上不具备根据负荷大小去调节风力风电的能力,此时电网调度的难度便会大幅度提升。三是建设单位的人力资源匮乏,或人员的专业能力不足,从而无法满足值守风电机组的工作需要,导致风力风电的可调节性较差。

1.4电网受到风电的影响较大

由于风速、风向存在不可控性,这时风电场在调控处理风电上也会具有较强的不确定性,再加上目前我国风能发电技术仍处于起步阶段,所产生的风电量相对较低,这使得电网对无用功和有用功进行平衡调度的难度进一步提升。具体而言:首先,若采用传统的风电单机与一些结构简单的异步发电机直接连接配电网,因为这种风电单机的容量比较小,并且风电发电场一般位于偏远地区,期间将会产生大量的网络消耗,这时风电新能源将会对配电网造成非常大的影响,出现谐波污染、电压闪变等的问题;其次,将风电新能源并入电网之后,根据调峰容量和备用容量的差值可完成风电调峰的操作,但此时风电的调峰量会受到限制,继而影响到实际的风电利用率。想要改善以上的问题,需要致力于提高电网容量,将远距离输送电能作为核心目标,为国家电网的现代化发展铺平道路。

2风电新能源并入电网应用技术的发展策略

2.1加强电力项目工程管理

为了促进风电并网性能的完善,要明确风力发电工程的建设要求,并严格按照要求进行施工,结合当地的实际情况去分析整个建设过程中有可能出现的问题,研究出切实可行的应对措施,这样才能保证工程的顺利完工,使其在投入使用后为国民带来更可观的效益。在此基础上,应进一步加强对施工现场的监管,针对现场出现的设计误差、质量问题等做好详细的记录,并综合多方因素对后续的施工做出科学的调整,避免出现工程变更的情况,保证风电工程的规范推进。

2.2优化风电工程建设布局

在风电并网建设中,应大力推行“闭环结构开环运行”的建设方式,此种布局结构能有效的增强电网运行的稳定性,避免出现供电中断的问题。究其原因,关键在于电网在整个建设过程中一直出于环形的状态,这时若线路发生故障,那么必定会转变为辐射形态,扩大故障的波及范围。针对这一问题,需要对开关进行合理的使用,确保电能可以从其他的电路进行传输,维护电力系统的稳定运行,最大程度降低电能的损耗,从而提高电能质量。

2.3降低功率损耗和电网压力

电网运行期间所产生的功率消耗可分为两种形式,一是有功率消耗、二是无功率消耗。在我国风电工程建设不断推进的背景下,关于功率损耗方面的研究也越来越深入,现已取得了不小的突破,人们可以通过计算功率去判断电力线路中是否潜藏有故障或安全隐患,以便及时采取措施进行处理,从而降低功率消耗,尽可能的延长电力设备的使用寿命。想要快速的达成这一目标,需要对导线路径做出合理的选择,在确保传输量最大的前提下,将电阻的压力值控制在最小范围内,这样才能有效的增强有功率传输的高效性。而针对无功率,应结合风力发电厂的实际情况去选择变压器,确保能完全满足发电厂在供电和发电方面的需求,进行针对性的无功补偿。就目前来看,我国风电新能源并网技术在实施无功补偿上一般会采用同步调相机、并联电容器、静止无功电力补偿器这三种形式,以达到减少功率损耗的目的,从而全面提升风电工程项目的综合效益。

3风电新能源并网技术的发展趋势

3.1加强对大容量风电系统的研发

在各地区风电建设力度不断加大的情况下,风电装机容量也在不断扩增,这时就对风电功率预测的精准性提出了更高的要求,对此应采取切实可行的改进方法来满足实际的发展需要。首先,应用计算机技术与遥感技术,进一步提高对数字天气预报模型的分辨率与天气预报的准确度和更新频率,间接带动风电预测模型输入数据等性能的优化;其次,采取结合多个数字天气预报模型的方式,规避恶劣气候条件的影响,实现对气象信息的高效预报,从而确保预测精度。同时,可利用混沌理论与小波分析等智能方式建立预测模型,通过线性与非线性方式,进一步强化预测方式的完善,提高预测结果精确度,切实降低预测误差。尤其是非线性方式与人工神经网络的结合,更利于发挥各预测性能的协同作用,实现各模型的优势互补与各模型信息的优化,进一步强化模型的可靠性与预测精度;最后,进行对气象数据的实时预测,最大程度减少风电功率短期预测的误差。

3.2进行对并网技术和最大风能捕获技术的研究

在研究风电新能源的过程中,要对并网技术和最大风能捕获技术进行深入的研究,在研究中发现风电场受风力和风机控制系统的影响很大,经常出现力道不平衡的现象,其对电网的使用造成了严重的负面影响。因此,为了进一步提高风电系统的性能,实现系统的稳定性、可靠性和提高处理故障的能力,需要对风电场并网的发展方向进行跟踪。与此同时,通过对风能的密度进行比较,思考如何捕捉更多的风能,这也是未来风电并网技术的重要研究方向之一。目前,获取风能的最佳方式是调整叶片直径和发电机组自身的功率和转速。风电系统的集成技术和风能的最大捕获量,是今后风电新能源发展的重要任务之一。

结语

基于目前我国风电工程建设中存在的诸多问题,要不断对风电并网技术做出深刻的研究,快速找出影响电网稳定运行的因素,据此完成对风电并网技术的优化和创新,有力推动我国风电新能源的深入发展。

参考文献

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