風(fēng)力發(fā)電技術(shù)特點(diǎn)及發(fā)展前景

劉長(zhǎng)磊

[摘 ? ?要 ]隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)工業(yè)行業(yè)實(shí)現(xiàn)了跳躍式發(fā)展，許多行業(yè)和技術(shù)都從無(wú)到有，從差到精，不斷飛速進(jìn)步。而在工業(yè)能力發(fā)展的情況下，我國(guó)的用電量也開始激增，包括工業(yè)化、城市化等方面的用電量越來(lái)越大，在這種情形下，更為優(yōu)秀的的供電服務(wù)和更為強(qiáng)大的供電能力成為了社會(huì)發(fā)展的剛需?；诖?，為了促進(jìn)我國(guó)工業(yè)化和城市化的發(fā)展，要加強(qiáng)新能源發(fā)電的研究和建設(shè)，本文就新能源發(fā)電在電力系統(tǒng)中的發(fā)展前景進(jìn)行詳細(xì)探究。

[關(guān)鍵詞]新能源發(fā)電;電力系統(tǒng);發(fā)展前景;風(fēng)力發(fā)電

[中圖分類號(hào)]TM73 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2020）07–000–03

[Abstract]With the development of my country's economy and technology， my country's industrial industries have achieved leapfrog development. Many industries and technologies have developed from nothing， from poor to refined， and continue to make rapid progress. With the development of industrial capacity， my countrys electricity consumption has also begun to surge， including industrialization， urbanization， and other aspects. In this case， better power supply services and more Strong power supply capacity has become a rigid need for social development. In this way， in order to promote the development of industrialization and urbanization in our country， we must strengthen the research and construction of new energy power generation. Based on this， this article conducts a detailed exploration of the development prospects of new energy power generation in the power system.

[Keywords]new energy power generation; power system; development prospects; wind power generation

1 概述

隨著新世紀(jì)以來(lái)世界人口的暴增和工業(yè)產(chǎn)能的激增，全球的電力消耗都在持續(xù)增加，過(guò)去傳統(tǒng)的火電已經(jīng)難以填補(bǔ)這一能源缺口，并且傳統(tǒng)發(fā)電方式帶來(lái)的污染問(wèn)題也持續(xù)刺激著公眾的神經(jīng)。因此，研究和建設(shè)更高效、更清潔的發(fā)電方式，成為了現(xiàn)階段能源行業(yè)研究的重中之重。

2 新能源發(fā)電概述

能源一直是國(guó)際社會(huì)的重要利益交換和利益爭(zhēng)端的主要因素，因?yàn)槟茉床粌H決定著一個(gè)國(guó)家的國(guó)計(jì)民生，更決定了一個(gè)國(guó)家的基礎(chǔ)實(shí)例。而近些年來(lái)，隨著能源消耗的增加，能源開采成本的提高，一些傳統(tǒng)的能源物質(zhì)已經(jīng)難以滿足當(dāng)下的工業(yè)和國(guó)家發(fā)展需求，需要研究和開發(fā)新能源發(fā)電技術(shù)和手段，以滿足現(xiàn)階段的需要。新能源發(fā)電是一種新的技術(shù)和手段，其主要概念和內(nèi)涵是利用可再生資源，包括風(fēng)能、水能、太陽(yáng)能等進(jìn)行電力的開發(fā)和利用，以滿足現(xiàn)代社會(huì)的需要。新能源發(fā)電與傳統(tǒng)發(fā)電方式的不同點(diǎn)在于，新能源發(fā)電能夠在發(fā)電的同時(shí)減少或杜絕廢物的產(chǎn)生，不會(huì)對(duì)自然環(huán)境產(chǎn)生破壞和影響，是一種綠色清潔的能源。

3 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)

3.1 風(fēng)電的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

風(fēng)力發(fā)電相對(duì)于其他的發(fā)電方式和手段來(lái)說(shuō)具備多樣優(yōu)勢(shì)，而如今隨著我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，風(fēng)電的應(yīng)用也更加普及和大眾化。其中風(fēng)力發(fā)電的主要優(yōu)勢(shì)包括以下幾方面內(nèi)容。

（1）經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。風(fēng)力發(fā)電的一大優(yōu)勢(shì)在于經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，風(fēng)力發(fā)電除了設(shè)備生產(chǎn)和安裝設(shè)置外，基本上沒有過(guò)多的維護(hù)和檢修費(fèi)用，更不存在對(duì)廢物垃圾的處理費(fèi)用，而且經(jīng)過(guò)近些年來(lái)的發(fā)展和進(jìn)步，其發(fā)電成本已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的煤炭發(fā)電，可以說(shuō)在經(jīng)濟(jì)效益上完勝傳統(tǒng)發(fā)電方式，而且我國(guó)作為風(fēng)能源大國(guó)和社會(huì)主義國(guó)家，本身在風(fēng)電這種大型設(shè)備的建設(shè)和運(yùn)用中存在更加經(jīng)濟(jì)的方法，所以整體來(lái)說(shuō)會(huì)更加實(shí)惠。

（2）成效快。風(fēng)力發(fā)電的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于成效快。成效快一方面是因?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電的設(shè)備在生產(chǎn)上呈現(xiàn)流水線的特征，本身的生產(chǎn)更加快捷，且風(fēng)力發(fā)電的安裝也更加迅速，隨意風(fēng)力發(fā)電的建設(shè)更加便捷高效。另一方面，風(fēng)力發(fā)電經(jīng)過(guò)改造和優(yōu)化后，能夠?qū)崿F(xiàn)便捷使用的效果，能夠在許多危機(jī)情況下發(fā)揮應(yīng)急作用，這也是成效快的重要表現(xiàn)。

3.2 自動(dòng)化控制

一是在風(fēng)力發(fā)電的過(guò)程中，自動(dòng)化控制可以讓操作人員更加方便和迅速，因?yàn)樽詣?dòng)化控制可以為操作人員提供智能支持，能夠輔助操作人員快速處理危機(jī)事故和問(wèn)題，這也體現(xiàn)了自動(dòng)化控制的重要性，特別是在急劇控制和爆炸性增長(zhǎng)的背景下，風(fēng)電的自動(dòng)化控制更能發(fā)揮重要作用。而風(fēng)電自動(dòng)化控制的另一個(gè)重要工作形式，就是利用智能化技術(shù)對(duì)各項(xiàng)工作數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，以幫助工作人員提取出有用的數(shù)據(jù)內(nèi)容。而且，現(xiàn)階段的自動(dòng)化控制技術(shù)，還可以通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)和云計(jì)算技術(shù)的支持，實(shí)現(xiàn)更加全面和高效的自動(dòng)化控制工作，對(duì)于各種數(shù)據(jù)信息也能進(jìn)行良好的收集和控制，是當(dāng)下重要的技術(shù)手段和技術(shù)方法，需要加強(qiáng)重視力度。

3.3 風(fēng)電功率預(yù)測(cè)

現(xiàn)階段，我國(guó)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備在進(jìn)行功率檢測(cè)的過(guò)程中，主要有兩種方法，其中一種是物理預(yù)測(cè)法，物理預(yù)測(cè)法主要是通過(guò)對(duì)氣候變化的判斷和各項(xiàng)地理信息的收集計(jì)算，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電功率的計(jì)算和判斷，這種方法適合于歷史數(shù)據(jù)缺乏的情況，但是本身的缺點(diǎn)也比較嚴(yán)重，由于其檢測(cè)方法的特殊性，其本身需要依賴天氣情況的變化，且本身容易出現(xiàn)不精確的情況。而另一種方法，則是統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)法，顧名思義就是通過(guò)統(tǒng)計(jì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力發(fā)電功率的檢測(cè)，這一方法相對(duì)于物理預(yù)測(cè)法來(lái)說(shuō)更加精確，因?yàn)榻y(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)法有各種數(shù)據(jù)做支撐，且本身運(yùn)用到了數(shù)據(jù)模型，所以相對(duì)來(lái)說(shuō)更加精確，但是缺點(diǎn)是這種預(yù)測(cè)方法需要有大量的歷史數(shù)據(jù)做支持，對(duì)數(shù)據(jù)的完整度要求較高。這兩種方法各有不同的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，在選用的過(guò)程中需要根據(jù)實(shí)際情況選擇。

3.4 無(wú)功補(bǔ)償及諧波消除

在發(fā)電的過(guò)程中，為了確保設(shè)備的安全，保護(hù)設(shè)備不被電壓影響，應(yīng)當(dāng)對(duì)電力設(shè)備和系統(tǒng)采用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)諧波的有效處理，具體來(lái)說(shuō)，在發(fā)電的過(guò)程中，很容易出現(xiàn)諧波問(wèn)題，諧波問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致電力的運(yùn)輸和發(fā)電質(zhì)量較差，進(jìn)而會(huì)影響后續(xù)電力的使用，所以就要對(duì)這一諧波問(wèn)題進(jìn)行消除，具體的消除方式主要是通過(guò)電力變流器或其他有關(guān)設(shè)備進(jìn)行諧波的控制和消除，亦或者通過(guò)電容的方式，實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率的改善，以此促進(jìn)諧波的影響降低，除此之外，還有一種方式可以對(duì)諧波進(jìn)行有效的控制，就是通過(guò)三角形連接的方式實(shí)現(xiàn)諧波量度的降低，總而言之，諧波對(duì)于用電質(zhì)量和安全都有很大影響，而通過(guò)上述三種方式都可以很好地控制和去除。

3.5 保護(hù)裝置調(diào)整

對(duì)于保護(hù)裝置的調(diào)整也十分重要，傳統(tǒng)的保護(hù)和調(diào)整，是通過(guò)切除故障路線實(shí)現(xiàn)的，這種方式能夠通過(guò)對(duì)路線的切除，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電機(jī)組和設(shè)備的孤島保護(hù)，但是這種方式也存在一定的問(wèn)題，主要的問(wèn)題在于之后的風(fēng)電網(wǎng)絡(luò)使用和接入會(huì)出現(xiàn)可靠性的問(wèn)題。而對(duì)于這種情況和問(wèn)題，我們要通過(guò)以下幾種方式進(jìn)行解決，首先，對(duì)風(fēng)電機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和優(yōu)化，以此保障能夠正確的預(yù)測(cè)氣象信息和風(fēng)電機(jī)組的符合預(yù)測(cè)。其次，根據(jù)調(diào)度部門的工作原則，對(duì)同一范圍內(nèi)的機(jī)組進(jìn)行管理和控制，承擔(dān)承擔(dān)同一范圍內(nèi)其他機(jī)組各風(fēng)電場(chǎng)出力波動(dòng)引起的調(diào)峰問(wèn)題發(fā)電機(jī)組，以此保障其他風(fēng)電機(jī)組的正常使用和工作，而為了解決風(fēng)電機(jī)組引起的電壓波動(dòng)問(wèn)題，工作人員還要實(shí)現(xiàn)整個(gè)區(qū)域電網(wǎng)無(wú)功電壓的最優(yōu)控制，擴(kuò)大了無(wú)功控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，將無(wú)功電壓控制系統(tǒng)納入風(fēng)電場(chǎng)接入點(diǎn)變電站。

4 風(fēng)力發(fā)電風(fēng)機(jī)超速偏航控制

大部分品牌的風(fēng)機(jī)，在大風(fēng)情況下如果出現(xiàn)變槳系統(tǒng)故障，無(wú)法正常順槳，會(huì)造成發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)安全極限轉(zhuǎn)速，甚至發(fā)生飛塵的情況。為了避免極端事故發(fā)生，某品牌的2 MW風(fēng)機(jī)開發(fā)了超速自動(dòng)偏航90°的功能，并進(jìn)行了樣機(jī)試驗(yàn)。

如果該型風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)高，將觸發(fā)安全鏈動(dòng)作，偏航功能不可使用。該方案中，原有的單通道發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行了雙通道傳輸，一路送往原有控制單元，另一路判斷其是否超過(guò)2300r/min，如果超過(guò)設(shè)定值，將控制中間繼電器打開偏航制動(dòng)閥和偏航馬達(dá)，相同時(shí)間下使用時(shí)間繼電器，時(shí)間繼電器使能后120s控制中間繼電器終止自動(dòng)偏航。

在此方案上建議從以下三個(gè)方向?qū)崿F(xiàn)預(yù)期目標(biāo)：

（1）原有設(shè)計(jì)中，超速開關(guān)與偏航扭纜開關(guān)串聯(lián)接入一個(gè)安全鏈模塊，任意開關(guān)動(dòng)作則使安全鏈動(dòng)作，將導(dǎo)致偏航無(wú)法動(dòng)作?？梢詫⑸鲜鰞砷_關(guān)分別接入不同的安全鏈模塊，實(shí)現(xiàn)超速開關(guān)動(dòng)作后，偏航仍然可以通過(guò)PLC程序進(jìn)行軟件控制啟停，并且修改相應(yīng)的控制程序，可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能。

（2）該型風(fēng)機(jī)使用的安全鏈模塊有同品牌的高級(jí)型號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)安全模塊的邏輯編輯功能，可以使用高級(jí)型號(hào)代替現(xiàn)有型號(hào)，效果與上文中增加一個(gè)新的原型號(hào)安全鏈模塊相同。

不改變?cè)邪踩溎K，而是在控制程序中增加一個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)并增加一個(gè)繼電器。大風(fēng)且發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速超速時(shí)，PLC程序使能輸出點(diǎn)，在維護(hù)開關(guān)、急停開關(guān)未動(dòng)作的情況下使能繼電器主線圈，繼電器輔助觸點(diǎn)旁路安全鏈控制偏航啟動(dòng)。如圖1和圖2所示：

根據(jù)仿真結(jié)果顯示改進(jìn)方案可以預(yù)期目標(biāo)，在超速且緊急變槳失效時(shí)，風(fēng)機(jī)可以利用自動(dòng)偏航功能降低轉(zhuǎn)速，從而避免重大事故發(fā)生，大大提高了該型號(hào)機(jī)組運(yùn)行的安全性。

5 風(fēng)力發(fā)電前景

我國(guó)風(fēng)電能源產(chǎn)業(yè)呈爆發(fā)式增長(zhǎng)，其產(chǎn)生的效益已經(jīng)足以與傳統(tǒng)燃煤發(fā)電相競(jìng)爭(zhēng)。風(fēng)力發(fā)電具有其他發(fā)電方式無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，首先，風(fēng)力發(fā)電相較于火電等傳統(tǒng)能源來(lái)說(shuō)對(duì)環(huán)境幾乎沒有影響，不產(chǎn)生任何對(duì)環(huán)境有害的廢物，且效益好。再者，風(fēng)電發(fā)電機(jī)組的設(shè)施規(guī)模可根據(jù)實(shí)地情況進(jìn)行調(diào)整，與一旦建成后就不容易改變的水電機(jī)組相比更為靈活，適應(yīng)范圍更廣。當(dāng)然，風(fēng)電也存在著不少缺點(diǎn)，就目前來(lái)說(shuō)，由于技術(shù)的原因，風(fēng)電發(fā)電機(jī)的制造成本較高，而且其運(yùn)行過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生噪音。除此之外，風(fēng)力發(fā)電裝置的建設(shè)還需要占用大量的土地，而最主要的則是風(fēng)力資源的不穩(wěn)定、不可靠性，這也是制約風(fēng)力發(fā)電效益的一個(gè)重要原因。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，現(xiàn)階段在我國(guó)國(guó)內(nèi)掀起了一場(chǎng)綠色環(huán)保改革的浪潮，由我國(guó)政府部門主導(dǎo)，社會(huì)各行各業(yè)積極參與的綠色環(huán)保各個(gè)計(jì)劃有效實(shí)施對(duì)保護(hù)我國(guó)各項(xiàng)能源資源有著較強(qiáng)的輔助促進(jìn)作用。從現(xiàn)實(shí)的角度分析，電力行業(yè)屬于我國(guó)能源消耗較大的行業(yè)，該行業(yè)如果能夠有效運(yùn)用新能源發(fā)電，實(shí)現(xiàn)綠色化生產(chǎn)改革目標(biāo)，對(duì)降低我國(guó)能源的消耗量有著較強(qiáng)的促進(jìn)作用。因此，相關(guān)的電力企業(yè)技術(shù)管理人員需要重點(diǎn)研究新能源發(fā)電在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，結(jié)合實(shí)際情況，明確各類新能源發(fā)電的具體應(yīng)用要點(diǎn)以及應(yīng)用成效，以此來(lái)保證新能源發(fā)電能夠充分地發(fā)揮出其應(yīng)有的作用。

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