风电新能源发展与并网技术探讨
段明潇 任建强 史国雷 黄虎鹏
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段明潇 任建强 史国雷 黄虎鹏,. 风电新能源发展与并网技术探讨[J]. 发电技术与研究,2021.11. DOI:10.12721/ccn.2021.157094.
摘要: 相比于传统的火力放电的方式,风力发电能够节省更多的能源,且投入的成本较低,适用性较强,在我国许多地区都可以运用。风力发电技术的现状研究对于风电新能源的发展前景判断以及规划有着十分重要的意义。本文对于推动风电新能源发展的技术进行了研究和分析,在此基础之上提出了形成了科学合理的发展前景规划。
关键词: 风力发电;新能源;发展;并网技术;可持续发展
DOI:10.12721/ccn.2021.157094
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风能是对太阳能资源的间接利用,其在开发过程中占用耕地少、污染小,但储量较大,是实行可持续发展策略的重要组成环节。近年来,人们的生活水平不断提升,也加快了风力发电的发展速度。由于风电发电驱动力应用方面存在差异性及并网运行中的可靠性影响,对并网提出了较高的要求。

1风电新能源技术发展存在的问题

1.1风能的稳定性不高

因为风能属于一种过程性能源,风向、风力以及风速受多种因素的制约与影响,本身具有随机性与不稳定性,很难掌控。因为对风资源很难进行掌控,所以导致风电机组所产生的电能波动范围大,随机变化程度较大。

1.2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。

1.3风电场的分布位置不均

依据我国地形地貌进行整体分析,我国风能资源较为丰富的地区与负荷中心二者之间的距离相差比较远,电网基本设施架构也较为薄弱,这是影响当地电网输电能力最直接、最明显的因素,在开发大规模风电能源的时候,需要建设与之相配套风电运输工程之后,才能进一步对电网的建设实施强化措施[1]

2风电并网技术探讨分析

2.1风电并网仿真技术分析

风电并网技术能够建立起一个模型对实际的风力发电系统的运行进行全过程的模拟,从而能够使技术人员对风电系统运行产生更直观深入的了解,以便于发现系统中存在的漏洞。目前我国有着多种多样的风电机组,不同的风电机组之间的特性也不同,所以对普遍适应性较强的通用模型建立是有很大难度的,同时大规模失控不确定性风电在末端电网中的集中接入问题,使目前仿真方法已经难以适应实际的需求。目前我国针对多种类型的风电机组,已经建立了超过150种不同型号的风电机组仿真模型,都是以实测参数作为主要依据,经过技术人员的计算,目前误差能够控制在15%左右,这使得我国风电并网仿真技术有了很大的发展,已经走在了世界前列,是我国大规模的风电并网仿真需求基本能够得到满足,对于我国的风电建设产生了很大的推动作用。

2.2同步并网技术

理论上来说,如果能够使得同步发电机机组与风力发电机组处于相同步调,则能够实现最好的风电并网效果。然而,就实际情况来看,风力发电的过程并不是稳定不变的,不同风速、风力、风向等,都会对发电产生相应的影响,这也使得发电转子会表现出一定幅度的摇摆性,这也导致风电并网调速,难以真正完全匹配同步发电机精度,出现失步的状态是大概率时间。所以,如何才能够真正实现风力发电同步并网,一直以来都是该领域的重要课题。当前这方面虽然尚未获得完美解决方案,但是研究也取得了一定的成果[2]

2.3异步并网技术

异步并网技术就是首先将异步发电动力机组与风力发电机组结合,再使之依据统一步调运转。该技术相对同步并网技术,所受的限制要小很多,必须保证风力发电并网调速精准性,只要发电转子运转时风力发电并网调速一部发电机转速保持一定程度的协调即可。采用异步发电机方式,能够有效防止系统中设置过于复杂的问题,同时,并网过程中也不会出现无振荡或失步问题,所以整体的状态能够保持较高的平稳性。但是,就当前的实际状况来看,采用异步并网技术的不足是显著的。异步并网容易导致并网中因为冲击电流过大、电压降低等原因,使得整个发电机组的稳定性受到较大影响,特别是不稳定系统频率值大幅下降,使得异步发电机电流显著升高。

3对风电并网性能进行完善的措施

3.1电力项目工程管理进一步完善

风力发电工程的建设要求很高,需要工作人员严格依照工程建设的要求进行施工建设,深入调查并分析发电工程项目建设的进程以及当地的实际情况,在建设施工过程中,对新产生的问题进行分析,找出问题发生的根源,讨论合理的解决方案,保证风电能源工程在建设过程中安全、有效施工,保证工程建造的质量,保证投入生产使用后能够为社会带来更多经济效益。

3.2合理确定风电机组类型

当前风电制造企业的风电发展路线包括直驱型风机、双馈型风机。长期以来,双馈型由于技术稳定的特点,受到市场的认可,随着直驱型技术的不断进步,当前直驱型风机应用更广泛。风电场选定电机时,需要考虑众多因素,如安装、交通、地形、水文气象、风资源等,选择质量稳定、发电效率高的风电机组具有现实意义。当前我国风电制造厂家具有技术成熟、信誉好、实力强等特点,其设备可利用率、风机可靠性上均可得到保障,选择风电机组类型时,可结合当地的风资源,充分利用风能。风电场开发后需要较长时间,方可体现其效益,多种因素均会影响项目的收益。考虑收益时,应从原本的仅关注初期成本变为关注生命周期的平均成本,不断降低维护成本,延长生命收起,提高发电量。本地的风速水平较低、其他条件均一致时,风速转化率越高,切入风速越低,发电总量便越高,选择直驱型风电机组的优势更明显。直驱型风电机组的维护成本较低,不会对电网带来过大的冲击,当建设资金支持时,应选择直驱型风电机组。

3.3降低功率耗损以及电网压力

随着风电发电网在功率损耗方面的研究不断深入,通过功率计算的方式,能够及时有效发现电力线路中隐藏的故障以及潜在的安全隐患,在进一步降低风电网功率损耗的同时,还能够降低用电负荷,保证电力设备的使用寿命。所以,要想更好地对风电网的有效功率进行计算,需要选择合理的导线路径,在传输量最大的基础上降低电阻的压力值,最大范围内降低以及减少有效功率的损耗,保证有效功率传输的高效性。对产生的无效功率,要依据风力发电场的实际情况,有选择地选用专业变压器来负责电场的供电以及发电,针对性地进行无功补偿。在我国当前风电新能源的发展现状及其并网技术的发展现状来讲,整合风力电网资源,开展无功补偿,采用并联电容器、同步调相机以及静止无功电力补偿器三种电力损耗无功补偿的方式。充分结合电网的基本特点以及电网建设的基本需求,针对性选择可以最大限度降到风力电网运行负荷的建设方案,有效降低功率损耗,创造更多的经济价值与社会效益[3]

4结束语

目前针对风电并网技术方面的研究以及实践问题还比较多,对此总结并分析如何解决这些问题,对深入推进风电产业的健康、可持续发展意义非凡围绕打造“绿色能源”牌,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。

参考文献

[1] 陈嘉霖,周宏志,周星驰.风电新能源发展现状及技术发展前景研究[J].中国新通信,2020(19):146-148.

[2] 张跃嘉.风电新能源发展与并网技术分析[J].区域治理,2019(36):57.

[3] 马春兰.风电新能源及其并网技术的发展现状探究[J].湖南水利水电,2020(2):65-66.

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