簡析風(fēng)電發(fā)展與并網(wǎng)技術(shù)

中國石化集團(tuán)新星石油有限責(zé)任公司生產(chǎn)部 師振貴

風(fēng)力發(fā)電能夠給我國的新能源發(fā)電技術(shù)奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)保證，屬于我國發(fā)電方式中最為成熟的一種技術(shù)，所以該項(xiàng)技術(shù)在我國受到了廣泛運(yùn)用，但當(dāng)前在實(shí)際的風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)用后產(chǎn)生了很多急需改進(jìn)的影響因素，如對電網(wǎng)調(diào)度造成的影響、對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性造成的影響等，這些問題都會(huì)影響到日常用電情況。

1 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的特點(diǎn)及發(fā)展?fàn)顟B(tài)

風(fēng)電主要就是將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏ΓL(fēng)能作為一種可再生的清潔能源，受到了全世界的關(guān)注。風(fēng)能本身就富有豐富的能量，比地球上可開發(fā)的水能總量高出十倍左右。我國的風(fēng)能資源十分豐富，可開發(fā)并利用的風(fēng)能高達(dá)10億千瓦。風(fēng)本身就是一種無公害的能源，且在使用過程中是取之不盡用之不竭的一種能源。在全球范圍內(nèi)還存在缺水、缺燃料以及交通不便的城市，選擇風(fēng)力發(fā)電能規(guī)避出現(xiàn)的諸多能源消耗問題。海上風(fēng)電也是可再生能源發(fā)展的關(guān)鍵領(lǐng)域，同時(shí)也是推動(dòng)風(fēng)電技術(shù)進(jìn)步及產(chǎn)業(yè)升級與發(fā)展的必備力量，在當(dāng)前能源結(jié)構(gòu)調(diào)整等諸多前提下，采用風(fēng)電能夠更好地促進(jìn)調(diào)整的體系推進(jìn)[1]。當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)可以以下四點(diǎn)進(jìn)行分析。

單機(jī)容量穩(wěn)步提升。從20世紀(jì)80年代開始，我國單機(jī)功率55kW為主要發(fā)電功率，從90年代初期開始提升為100～300kW為主要發(fā)電功率，從90年代中期開始提升為450～600kW為主要發(fā)電功率。在持續(xù)不斷地單機(jī)容量發(fā)展中能夠看出，我國風(fēng)力發(fā)電技術(shù)也在不斷擴(kuò)大；變槳調(diào)節(jié)方式替代傳統(tǒng)失速功率調(diào)節(jié)模式。失速功率調(diào)節(jié)模式主要存在的問題是由于風(fēng)力發(fā)電組性能受到葉片失速性的影響，整體額定風(fēng)速持續(xù)變高，在風(fēng)速超過額定數(shù)值后發(fā)電的功率就會(huì)不斷下降。采用變槳調(diào)節(jié)方式能更好地規(guī)避以上問題，在當(dāng)前的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)中得到了較快速的推廣與應(yīng)用。

變速恒頻方式取代恒速恒頻模式。變速恒頻的方式可控制發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過程中的轉(zhuǎn)速，并最大限度運(yùn)用風(fēng)能的儲(chǔ)備，提升風(fēng)力機(jī)在運(yùn)行狀態(tài)下的整體效率，當(dāng)前我國也已在風(fēng)力發(fā)電期間慢慢采用變速恒頻的模式；風(fēng)力運(yùn)行的可靠性不斷提升。風(fēng)電機(jī)組的年使用率已從之前的50%提升到當(dāng)前的95%左右，風(fēng)力發(fā)電也變成當(dāng)前最佳的發(fā)電方式，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行階段，會(huì)根據(jù)實(shí)際情況采用計(jì)算機(jī)技術(shù)及自動(dòng)控制技術(shù)，使得風(fēng)機(jī)運(yùn)行能夠趨于自動(dòng)化的發(fā)展趨勢。

2 風(fēng)電并網(wǎng)對于電網(wǎng)的影響意義

2.1 對于電網(wǎng)調(diào)度造成的影響

在傳統(tǒng)電網(wǎng)配置方面，大部分電網(wǎng)處于較為寬闊的地帶，所以電網(wǎng)進(jìn)行建設(shè)階段對整體的線路構(gòu)架及電網(wǎng)后續(xù)的使用維修實(shí)施難度較大。且由于部分電網(wǎng)的建設(shè)相對缺乏資金投入，所以傳統(tǒng)電力在構(gòu)建過程中設(shè)備智能化的程度較低，這樣的問題就會(huì)影響到風(fēng)電并網(wǎng)對于電網(wǎng)調(diào)度造成的諸多因素。

此外，雖然當(dāng)前已對傳統(tǒng)電網(wǎng)有進(jìn)一步的改進(jìn)，使大部分電網(wǎng)水平在當(dāng)前的運(yùn)行性狀態(tài)下有所保證，但由于人們的生活質(zhì)量不斷提升，對電力的使用消耗也在不斷加大，傳統(tǒng)的電網(wǎng)線路不穩(wěn)定等諸多問題在當(dāng)前的電力使用階段十分常見[2]。由于部分農(nóng)村以及偏遠(yuǎn)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)情況有所限制，在當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)狀態(tài)下網(wǎng)架承載的能力也需隨著居民的使用情況不斷提升，只有這樣才能保證農(nóng)村的正常用電消耗。最后，本身風(fēng)能在能量儲(chǔ)存期間就會(huì)有很多不穩(wěn)定的影響因素，在實(shí)際并網(wǎng)后會(huì)將電網(wǎng)調(diào)度中的不利因素?zé)o限擴(kuò)大，直接影響到居民的正常使用。

2.2 對于電力系統(tǒng)穩(wěn)定性造成的影響

電力系統(tǒng)遭受干擾會(huì)出現(xiàn)機(jī)電振蕩的問題產(chǎn)生，或大或小的干擾都會(huì)對電力系統(tǒng)的安全性及穩(wěn)定性造成不可估量的影響。在電力系統(tǒng)設(shè)置方面，同步發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)勵(lì)磁電流的相關(guān)電源及其附屬都被稱之為勵(lì)磁系統(tǒng)，一般情況下能夠分成勵(lì)磁的功率單元與勵(lì)磁的調(diào)節(jié)器。在發(fā)電機(jī)中最為關(guān)鍵的組成零件就是勵(lì)磁系統(tǒng)，該系統(tǒng)的運(yùn)行不僅會(huì)對發(fā)電機(jī)的運(yùn)行造成不可忽視的影響，還會(huì)對整體的電力系統(tǒng)穩(wěn)定性造成不可忽視的破壞[3]。

2.3 對于電能表造成的影響

一般情況下電能表出現(xiàn)故障的問題主要為：機(jī)械作用力的因素。主要是在電能表運(yùn)輸階段可能會(huì)造成的各方面機(jī)械作用力的影響，如外界的晃動(dòng)及碰撞等問題，這些機(jī)械作用力不僅會(huì)直接影響到電能表的日常工作，還會(huì)在一定程度破壞電能表的內(nèi)部零件，最終使其造成不可恢復(fù)的損害[4]；電力干擾因素。是指設(shè)備出現(xiàn)故障屬于非可見的因素，對于電能表所造成的傷害與前面的外在因素相比同樣存在嚴(yán)重危害。通常電能表的檢查工作在實(shí)際開展階段需檢測該設(shè)備是否能夠正常工作并運(yùn)轉(zhuǎn)，但當(dāng)電能表運(yùn)轉(zhuǎn)期間內(nèi)部具有各種的電磁及電力波動(dòng)干擾，就會(huì)使整體的設(shè)備功率加大，最終影響到電能表的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，在無限的運(yùn)轉(zhuǎn)中失去控制，造成最終的經(jīng)濟(jì)損失。

3 提升風(fēng)電并網(wǎng)性能的相關(guān)措施

3.1 全面完善電網(wǎng)的日常調(diào)度

3.1.1 建立完善電網(wǎng)調(diào)度的運(yùn)行考核制度

電網(wǎng)運(yùn)行期間構(gòu)建完備的電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行考核體系十分關(guān)鍵，體系的構(gòu)建能直接將智能電網(wǎng)在電網(wǎng)調(diào)度期間的管理狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)反饋，并能給后續(xù)控制管理工作提供每日的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的展現(xiàn)可更好地反饋出電網(wǎng)的日常問題，所以想要更好地將電網(wǎng)調(diào)度體系運(yùn)用到智能電網(wǎng)中，制定相對應(yīng)的考核制度并在該基礎(chǔ)上結(jié)合獎(jiǎng)懲方式促進(jìn)相關(guān)人員不斷提高自己的調(diào)度技術(shù)以及工作水平，激發(fā)員工探究技術(shù)的積極性與主動(dòng)性[5]，使所有調(diào)度運(yùn)行管理人員都能在當(dāng)前的工作狀態(tài)下完成自己的工作，并掌握相關(guān)的配電調(diào)度運(yùn)行理論以及實(shí)踐操作規(guī)范，在此基礎(chǔ)上保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3.1.2 加強(qiáng)電網(wǎng)調(diào)度的運(yùn)行管理內(nèi)容

想要進(jìn)一步降低電網(wǎng)調(diào)度基礎(chǔ)結(jié)合到實(shí)際的智能電網(wǎng)階段，就需加強(qiáng)對電網(wǎng)調(diào)度基礎(chǔ)的運(yùn)行管理內(nèi)容，并達(dá)到提升智能電網(wǎng)使用效率的目的，給智能電網(wǎng)的后續(xù)運(yùn)行狀態(tài)提供保證。在智能電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)中結(jié)合電網(wǎng)調(diào)度的技術(shù)，應(yīng)根據(jù)安全生產(chǎn)的要求進(jìn)行內(nèi)容劃分，并從實(shí)際的電網(wǎng)調(diào)度工作進(jìn)行工作管理的提升。就加強(qiáng)電網(wǎng)調(diào)度的運(yùn)行管理內(nèi)容來說，可分三方面內(nèi)容：

第一，需在整體管理工作模式中細(xì)化并完善相對應(yīng)的管理制度體系，對整個(gè)智能電網(wǎng)公司內(nèi)部都能夠有安全的嚴(yán)格控制系統(tǒng)管理，保證在電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行發(fā)展階段能得到有效的規(guī)避由于信息安全出現(xiàn)的諸多問題。此外，還要根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度內(nèi)部的實(shí)際情況對當(dāng)前電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行進(jìn)行科學(xué)合理的內(nèi)容安排，結(jié)合當(dāng)前電網(wǎng)運(yùn)行情況積極開展，提高電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行階段的實(shí)際質(zhì)量和效果。

第二，在電網(wǎng)調(diào)度工作中不斷增加滾動(dòng)式的綜合能力分析與數(shù)據(jù)校對，并在此基礎(chǔ)上落實(shí)兩票三制的管理工作模式，盡可能規(guī)避在電網(wǎng)企業(yè)運(yùn)行階段出現(xiàn)的人為國家安全生產(chǎn)事故處理問題。在電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行管理過程中，有必要對突發(fā)和特殊事故的應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行預(yù)演，以防無法及時(shí)處理這類事故，造成不可估量的損失。另外，采用這樣的綜合模式分析還能提升電網(wǎng)調(diào)度相關(guān)工作人員的臨時(shí)應(yīng)變能力，提升危機(jī)意識，更好地規(guī)避存在的安全隱患。

第三，更加重視電網(wǎng)設(shè)備的安全穩(wěn)定，定期加強(qiáng)電網(wǎng)可發(fā)揮保護(hù)作用的相關(guān)配置因素，降低電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行日常運(yùn)行事故所占比例。電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行安全工作的管理人員還需做好電網(wǎng)調(diào)度的日常經(jīng)濟(jì)運(yùn)行控制工作，從細(xì)節(jié)入手，對電網(wǎng)的整體運(yùn)行管理作出保證。

3.2 加強(qiáng)對于電力系統(tǒng)的內(nèi)外監(jiān)測

電力系統(tǒng)的內(nèi)外檢測不僅需具備全面應(yīng)用的在線檢測技術(shù)，還需對電力系統(tǒng)的振動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，想要達(dá)到這樣的要求就需運(yùn)用時(shí)域仿真模式。時(shí)域仿真模式一般都是運(yùn)用在分析電力系統(tǒng)的小擾動(dòng)或暫態(tài)穩(wěn)定中，在機(jī)電振蕩方面對于該種模式也有所研究。該種方式主要能夠滿足對于數(shù)據(jù)進(jìn)行理論的數(shù)據(jù)分析，在此基礎(chǔ)上運(yùn)用計(jì)算機(jī)設(shè)備等相關(guān)的仿真軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的整合，將電力系統(tǒng)在受到擾動(dòng)時(shí)能夠通過模型樣子反饋出來，從而分析出機(jī)電振蕩期間的頻率特性以及阻尼。

該種方法可對所有的微分代數(shù)方程式以及系統(tǒng)本身所具有的非線性特點(diǎn)全面考量。但在實(shí)際運(yùn)用中還是會(huì)存在某些因素的限制性，比如將這樣的方式方法運(yùn)用在規(guī)模較大的電網(wǎng)時(shí)，在機(jī)電振蕩的模式下實(shí)際的頻率較低，由于仿真的精度及相關(guān)參數(shù)條件實(shí)際要求的干擾，就會(huì)導(dǎo)致計(jì)算數(shù)量不斷增加，在進(jìn)行最終計(jì)算的過程中所需要的時(shí)間輸出較多。此外，在沒有辦法限定干擾機(jī)電振蕩的主要來源時(shí)，就沒辦法及時(shí)尋找到干擾電力系統(tǒng)出現(xiàn)穩(wěn)定性的諸多原因?；蛟谀撤N狀態(tài)下進(jìn)行運(yùn)行時(shí)，由于擾動(dòng)的類型、擾動(dòng)的地點(diǎn)以及管理量的不同，最終會(huì)對數(shù)據(jù)造成不同程度的不確定影響因素。

4 結(jié)語

隨著當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，使得電力行業(yè)的整體變化趨勢也在逐步加快。由于風(fēng)電新能源的產(chǎn)生給現(xiàn)代社會(huì)能源運(yùn)用帶來很大幫助的同時(shí)也會(huì)隨著在實(shí)際的并網(wǎng)階段存在諸多影響問題，所以只有在不斷提升的前提下，才能對電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)用奠定扎實(shí)的根基，并在系統(tǒng)運(yùn)行階段出現(xiàn)故障期間利用并網(wǎng)的特點(diǎn)發(fā)揮出保護(hù)的作用與效果，為電力系統(tǒng)的安全性提供必備的支持與保證。