风力风电及其技术发展探讨

风力风电及其技术发展探讨

郝敏

内蒙古龙源新能源发展有限公司 内蒙古呼和浩特市 010000

摘要：在“碳达峰、碳中和”的背景下，新能源风电被再次推到重要发展期，风力风电作为其中的关键角色，承担着重要使命。由于我国的风能资源非常丰富，所以一定要加大对风力发电技术的研究，才能避免电力系统对煤炭的依赖。基于此，本文对风电并网技术的现状以及风力风电及其技术发展的措施进行了分析。

关键词：风力风电技术；发展；措施

风力风电及其技术发展具有复杂性、风险性，质量问题牵涉诸多因素，因此必须认真对待任何细小环节，严格按照设计要求和施工规范实施监控，并根据具体情况不断调整监控手段。参与工程建设的所有单位必须各负其责，坚守质量要求，降低事故发生概率，杜绝人员伤亡，减少质量缺陷，对风力风电及其技术发展潜在的危险进行把握，提出科学有效的措施，防患于未然，对问题进行掌控，进而为促进我国风力风电行业的发展奉献一己之力、发挥光热。

1 风电并网技术的现状

1.1 电力系统的调峰存在困难

风电系统，它是一个需要实施保证平衡的系统。他需要保证电力的发、输、配、用同时完成。同时，也要保证发电与用电可以做到瞬时平衡。在风电未接入之前，调度系统可以通过调节来对火电、水电等进行控制，从而实现精准的预测负荷，实现他们之间的平衡。而风力发电受到风速和风向等因素的影响，他更具备随机性、间接性。在大规模的风电接入后，就对电力系统的调峰造成了很大的影响，增加了电力系统调峰的难度。对电力系统的调峰主要依靠煤电，但受到煤电启停不灵活等因素的影响，系统进行调峰手段非常的有限。

1.2 风电功率预测不能满足电力需求

我国的电网调度部门可以有效的预知未来一段时间内的风电功率的变化。并在满足电力系统安全的情况下，可以预测预留风电空间。同时，可以合理地安排其他机组进行发电规划。有效并精准的预测风电功率，是电网安全运行提升经济效益的基础。与国外相比，我国的风电发展的特点有以下几点：第一，历史数据少，由于我国的风电是新建产业所以历史数据较少。第二，气候类型较多，我国受温带季风气候、热带大陆性气候、亚热带季风气候等交替的影响，不比国外发达国家，主要以温带大陆性气候和温带海洋气候为主。第三，地形复杂，我国地形种类较多，很多风电场的选址通常会选择在山岭、河谷、山口、高原以及滩涂等这些地方，国外发达国家的风电开发多在平原和丘陵。所以，国外已有预测方法不能满足我国的实际预测需要。

1.3 发电接入对电网的稳定性影响较大

由于我国的风力发电厂一般建立在较为偏僻的地方。这些地方与负荷中心距离较远，大规模的兴建风力发电无法就地消纳。需要通过输电网远距离的输送到负荷中心。因此，大量的风电功率实现远距离输送，经常会造成电力系统的压力过大，局部的电网电压也会受到影响，导致它的电压稳定性较低。我国目前的风力发电在我国电网中占比较大。如果大量的风电系统发生故障，会让整个系统恢复的难度瞬间加大，甚至会引起电力系统频率出现问题，最终导致系统崩溃。因此，只有风电场具备低电压穿越的能力，才能维护电厂以及电网的稳定。

1.4 陆地风力发电建设过于集中

随着人们生活水平的不断提升，用电量以及用电负荷在不断增加，也将给发电行业带来一定的负担，为了满足人们用电需求，在陆地建设了更多的风力发电厂，其中也有很多风力发电厂是建立在城市周边的，而受到城市建筑的影响，这些风力发电厂的发展也将受到极大的影响，从而制约了风力发电厂的发展。另外，风力发电厂在建设中选址的不合理，也影响到风力发电行业的稳步发展。

2 风力风电及其技术发展的措施

2.1 混合储能技术

现阶段风力风电系统的主要储能装置为蓄电池，但蓄电池装置寿命较短、功率密度较低、维护难度高，还易产生环境污染，为解决该问题，可将蓄电池装置与超级电容器方式相结合，形成混合储能技术。超级电容器储能装置使用寿命长，功率密度及功率效率较高，且无需维护，能够与蓄电池储能通过无源式结构、有源式结构进行互补式并联，继而构建混合储能装置。混合储能装置集合两种储能方式的优势，有效延长储能装置使用寿命，兼顾经济性与技术性，并保障了能量转化效果，由此可见，混合储能装置在风力风电系统中具有较强应用价值。当风力风电系统运行状态出现异常时，混合储能装置能够快速响应并投入到风力风电系统运行中，快速进行充放电，用于弥补并网负荷高峰阶段的电力缺口。超级电容器能够有效带动蓄电池进入充放电状态，根据风力风电系统实际情况进行“削峰填谷”，以此保障风力风电系统平衡，提升供电可靠性。

2.2 风电场的无功电压控制

目前，风电场主要由双馈和直驱风电机组组成。从机组能力来看，双馈和直驱风电机组本身具备一定连续可调的无功功率范围。但由于国内风电机组一般采用恒功率因数控制模式，不具备机端电压调节功能，并且机组功率因数只能在停机状态下进行设定，不可在线调节，这对于保持系统的电压稳定性是非常不利的。

在风电发展初期，由于风电场数量不多，容量较小，且处于电网末端，恒功率因数控制模式对电压的影响范围有限。然而，随着大规模风电的集中开发，由于风电场群容量大，机组出力具有一定的空间耦合特性，因此风电的无功出力波动将急剧恶化局部地区无功、电压状况。对于风电场无功电压控制的研究，建议结合实际情况通过风电场接入电网专题来开展。

2.3 飞轮储能技术

飞轮储能技术主要是借助电能驱动带动装置圆盘旋转，实现电能到动能的转化，所生成的动能将被存储在装置加速质量块中，需要风电时，飞轮将凭借自身动能为风电机提供能源，继而实现动能到电能转化。在传统化飞轮储能期间，将产生大量耗损，为解决耗损问题，逐渐将超导磁悬浮技术应用到飞轮储能装置中，借助新型复合材料增强储能密度，并缩减储能装置体积。飞轮储能的能量转化率约为90%，仍存有上升空间，但飞轮储能具有无污染、保养维修便利、不限次充放电等优势，因此，在风电系统中，飞轮储能技术仍具有较强应用空间。随着风电产业与电力系统的发展，飞轮储能技术得到进一步开发，借助飞轮储能用于补偿风电功率短期变化情况，维持电力系统稳定性，同时，积木式组合飞轮储能方式被提出，极大提升了飞轮储能充放电效率。在大规模并网形势下，为保持并突出飞轮储能优势，逐渐将飞轮储能的研究目标集中在并网型飞轮储能系统研究中，引入新型微损耗轴承及高强度飞轮材料，提升飞轮储能系统性能，使飞轮储能系统趋向高转速、大容量、模块化发展。此外，为确保飞轮储能能够在风力风电系统中得到良好发挥，近年来还注重飞轮装置转子结构对应力、储能密度的作用，致力于调整优化转子结构改变飞轮半径、最高转速、储能总量，使飞轮储能技术能够良好适应于风力风电系统。

3 结束语

随着技术的不断发展，应该说风力发电技术已经得到了长远的发展，风电接入电网的比例也日益提高，这对减少煤炭发电污染和降低发经济成本环境成本都大有裨益，当然我们也需要看到我国的风力发电技术和风电并网技术同发达国家的一些差距，要不断大力投入力度，加快研究、设计和生产步伐问题，促进风电事业快速发展进步。

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