關(guān)于風力發(fā)電技術(shù)關(guān)鍵問題的研究

高海濤

摘要：為進一步響應國家能源可持續(xù)發(fā)展的號召，提倡低碳節(jié)能，大力發(fā)展風電資源是我國可持續(xù)發(fā)展道路上的重點之一。眾所周知，常規(guī)能源屬于不可再生資源，生成周期漫長。風能的開發(fā)與利用成為我國能源可持續(xù)發(fā)展的重要選擇之一，基于此，下文對我國有關(guān)風力發(fā)電技術(shù)遇到的關(guān)鍵問題進行了探討，以供參考。

關(guān)鍵詞：風力發(fā)電;發(fā)電技術(shù);關(guān)鍵問題;研究

引言

近年來，風電、水電、清潔能源等詞匯已經(jīng)成為我國能源建設(shè)的熱點話題。為保證生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，促進國家生態(tài)文明建設(shè)，清潔能源的開發(fā)使用十分重要。雖然我國風電行業(yè)已得到快速的發(fā)展，但仍然存在著一定的問題，影響著風電行業(yè)的發(fā)展，如何有效的解決問題，保證風力發(fā)電行業(yè)未來的發(fā)展已經(jīng)成為了現(xiàn)階段最主要的問題。

1風力發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀

由于受到風資源分布不平衡的影響，我國西北部地區(qū)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)較為薄弱。風力發(fā)電受到風資源的影響，具有隨機性和不確定性的特點，且不具備介入大量風電的硬性條件，局部風電穿透率過大，會對電力系統(tǒng)造成嚴重影響?，F(xiàn)階段從系統(tǒng)持續(xù)安全運行的角度考慮，對風電機組的運行性能提出了較高水平的要求，即能夠在電網(wǎng)出現(xiàn)一定故障狀態(tài)下，依據(jù)互聯(lián)網(wǎng)背景，能夠持續(xù)運行，保證電網(wǎng)運行達到最優(yōu)狀態(tài)。雖然我國的并網(wǎng)風電技術(shù)起步較晚，但在我國政府的政策支持下得以快速發(fā)展。我國現(xiàn)已成為全球風電大國，但在風電技術(shù)某些方面仍存在不足，且風電系統(tǒng)容量在電網(wǎng)中所在比重相對較小，影響效果還不明顯，再加上風電并網(wǎng)系統(tǒng)建立還未完善。這些均表明，我國風電技術(shù)發(fā)展還有很長的路要走。

2我國風力發(fā)電技術(shù)發(fā)展所面臨的障礙

2.1低電壓穿越（LVRT）

風能是一種隨機性較強的清潔能源，不能對其進行隨意調(diào)控，而大規(guī)模的風電介入會給電網(wǎng)造成許多不利影響。低電壓穿越（LowVoltageRideThrough，LVRT）能夠在電網(wǎng)發(fā)生故障時，應用相關(guān)電子技術(shù)保證電網(wǎng)的安全運行。目前，國內(nèi)并網(wǎng)風電機組的主力機型包括永磁直驅(qū)型風電機組和雙饋異步型風電機組，早期在運的感應式異步風電機組也在改造變流系統(tǒng)后實現(xiàn)了變速恒頻，功率因數(shù)大大提高?，F(xiàn)今風電場在運風電機組均能夠?qū)崿F(xiàn)在電網(wǎng)故障時的低電壓穿越功能，有效保證電網(wǎng)的安全運行。但面對電網(wǎng)中存在的各種故障，現(xiàn)有的解決方案并不能完美滿足低電壓穿越的條件，而且在零點壓和高電壓情況下的穿越問題還未得到很好的解決。

2.2風資源的分布不均勻

我國風能資源豐富，但分布很不均勻，主要集中在西北、華北、東北、東南沿海地區(qū)。風電的集中開發(fā)仍是主流，在集中遠距離輸電方面要求高，對電網(wǎng)的堅強和智能化程度提出更高要求，而且一些功耗高的地區(qū)沒有相應的電力供應。部分地區(qū)由于現(xiàn)有資源的優(yōu)點而對風電不夠重視，即使擁有風能資源，也忽略了未得到充分開發(fā)和利用的環(huán)境資源保護帳，長期教育和部署清潔能源在這些地區(qū)應更多地使用。

2.3風電功率預測

鑒于風能的波動性和隨機性，要能夠有效保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，進行風能預測就顯得十分重要?，F(xiàn)有的風能預測方法：（1）時間序列法，根據(jù)歷史風能數(shù)據(jù)對短期風能進行評估和預測;（2）人工神經(jīng)網(wǎng)絡方法，對非線性較強的模型產(chǎn)生的預測效果十分顯著，具有自學習、自適應特性;（3）基于數(shù)值天氣預報對中長期風能預測的一種有效方法。為更好地促進風機的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，根據(jù)不同預測方法進行風能預測具有重要意義。

3解決我國目前所面臨問題的舉措

3.1嚴格明確風力發(fā)電的主要發(fā)展目標

隨著我國人民群眾對于美好生活環(huán)境的追求不斷上升，以及我國科技水平的不斷進步，發(fā)展風電并保證風電發(fā)展效果良好，首先必須明確風電的發(fā)展方向，并制定一系列的相關(guān)輔助政策，以扶持風電相關(guān)企業(yè)的發(fā)展。由于風電能夠取得的短期收益并不明顯，所以一些相關(guān)的風電企業(yè)與工廠收益較小，我國相關(guān)的政府部門可出臺相關(guān)政策，以扶持風電行業(yè)的發(fā)展。當風電行業(yè)與其他行業(yè)產(chǎn)生沖突時，也可以進行有效的協(xié)調(diào)以保證風電行業(yè)的發(fā)展。

3.2加大對風力發(fā)電的自主研發(fā)力度

在高質(zhì)量地開發(fā)風電技術(shù)的同時，還需注意風電產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的布局和完整。加強西部產(chǎn)業(yè)和項目的研究開發(fā)和管理力，形成我國自主獨立的風電產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，不依賴進口技術(shù)和設(shè)備。發(fā)電企業(yè)要有秩序地管理，風能產(chǎn)業(yè)也要有自己的運營標準和規(guī)則，不斷改善我國風能產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。技術(shù)方面，鼓勵自主研發(fā)，吸引國內(nèi)外優(yōu)秀人才，同時加強科研團隊的培養(yǎng)，構(gòu)建完善的人才培養(yǎng)機制，培養(yǎng)創(chuàng)新人才，加強對技術(shù)研發(fā)的投資，促進科學創(chuàng)新。

3.3研究發(fā)展海上風力發(fā)電相關(guān)設(shè)備

作為大容量風電機組研發(fā)中非常重要的目標之一，海上風力發(fā)電目前是世界上各國都在研究和發(fā)展的重要課題，目前我國單機容量為5MW、6MW的風電機組已經(jīng)進入商業(yè)化運營。美國已經(jīng)研制成功7MW風電機組，并正在研發(fā)10MW機組。英國10MW機組也正在設(shè)計進行中，挪威正在研制14MW的機組，歐盟則正在考慮研制20MW的風電機組。能否不斷提升海上風力發(fā)電的建設(shè)規(guī)模以及發(fā)電能力，成為各國研究的核心目標。作為一個海上風電資源非常豐富的國家，我國的海上風電有效利用可以大幅提升我國風電產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展，同時為我國的電力能源行業(yè)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)做出巨大貢獻。

3.4優(yōu)化風電工程建設(shè)布局結(jié)構(gòu)

為了進一步有效推進我國風電網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展，根據(jù)我國不同地區(qū)的實際情況，在風電并網(wǎng)技術(shù)推行以及風電網(wǎng)建設(shè)過程中推行“閉環(huán)結(jié)構(gòu)開環(huán)運行”的方式，通過此種運行方式可以有效保證電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性。其根本原因在于電網(wǎng)網(wǎng)絡建設(shè)過程中主要表現(xiàn)為環(huán)形狀態(tài)，一旦發(fā)生輸配電線路及設(shè)備故障，電網(wǎng)絡就會轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛湫螒B(tài)。因此，如果是線路出現(xiàn)故障，需要及時聯(lián)系有關(guān)工作人員合理運用開關(guān)，將電能通過其他線路進行傳輸，保證電力系統(tǒng)的正常運行，保證電力不中斷，最大限度地避免電能損耗，保證電力設(shè)備與發(fā)電機組的安全、穩(wěn)定和高效運行。

3.5完善風電產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

在風電技術(shù)發(fā)展過程中，必須重視風電產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的科學和完善。最近一家智能新能源企業(yè)展開了“變頻控制風力發(fā)電系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)”，項目結(jié)構(gòu)簡單，功能綜合成本低。企業(yè)研究和部署海上風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)建設(shè)，推進區(qū)域內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和風能結(jié)構(gòu)調(diào)整，技術(shù)人員現(xiàn)場調(diào)查生產(chǎn)工廠和大型數(shù)據(jù)中心。技術(shù)人員在珠海使用3MW風機進行了臺風測試，該設(shè)備在每秒68.5米的風速下也能穩(wěn)定運行，還利用臺風的風力為企業(yè)提供了額外的發(fā)電能力。與同兆瓦級風力發(fā)電基地相比，發(fā)電量提升達到78.6%，真正實現(xiàn)了風電產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展和綠色發(fā)展。

結(jié)束語

近年來，國家高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略驅(qū)動風電行業(yè)高速發(fā)展，風電發(fā)展需求不斷增加，對風力發(fā)電系統(tǒng)容量提出相應改進需求，以便更好地提高風能利用率。根據(jù)我國的實際情況，為進一步提高風能發(fā)電技術(shù)的可靠性和先進行，需進一步重視海上風力發(fā)電技術(shù)、風場協(xié)調(diào)控制技術(shù)、電網(wǎng)故障狀態(tài)下的風機動態(tài)保護技術(shù)等，不斷增加電網(wǎng)絡的穩(wěn)定性和可靠性，不斷攻克技術(shù)難關(guān)，為新能源的開發(fā)利用奠定堅實基礎(chǔ)。

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