能源互聯(lián)網(wǎng)背景下風力發(fā)電關鍵技術

（九江職業(yè)技術學院，江西九江市，332007）王亞飛

當前，如何高效利用分布式電源，引起了國內外學者以及相關工作人員的廣泛關注。對分布式能源主要利用方式為在當?shù)貤l件允許情況下進行存儲，并就地使用。而微網(wǎng)則是高效利用分布式能源的一種重要應用方式，為工業(yè)用戶或者冷熱電商業(yè)以及移動供電或者海島供電提供可行性方案。隨著分布式電源、分布式儲能以及電動汽車等負載逐步接入電網(wǎng)，供配電系統(tǒng)及其格局發(fā)生著重大變化，主要表現(xiàn)為微電網(wǎng)和大電網(wǎng)之間呈現(xiàn)相輔相成、共同進步、共同發(fā)展的態(tài)勢。依據(jù)當前實際情況，構建以交直流混合運行方式為支撐的多層次環(huán)狀網(wǎng)絡組織，從而建設供需互動的能源互聯(lián)網(wǎng)是大勢所趨。

1 能源互聯(lián)網(wǎng)概述

1.1 能源互聯(lián)網(wǎng)定義

可再生能源是能源互聯(lián)網(wǎng)的主要能量供應來源。在“雙碳”目標的要求下，目前，可再生能源以風力發(fā)電和太陽能光伏發(fā)電為主，但是這些發(fā)電方式因其特點，相比傳統(tǒng)發(fā)電有著高度的不可控性和不確定性。因此，需要有關工作人員合理使用大數(shù)據(jù)技術進行精準分析，預測發(fā)電站負荷波動情況以及發(fā)電情況，從而維持整體供電電網(wǎng)供需平衡。

能源互聯(lián)網(wǎng)應需而生，它綜合利用電力電子技術、信息技術、智能管理技術，把大量散亂的分布式能量采集裝置、能量存儲裝置和各類負載互聯(lián)起來，形成能量可雙向流動且對等交換與共享的新型智能電力網(wǎng)絡。在合理、廣泛、充分利用分布式能源的同時，通過構建實時互動的資源管理平臺，建設出具有更強系統(tǒng)性和安全性的能源體系。

1.2 實時調控發(fā)電

傳統(tǒng)電網(wǎng)主要采用“源隨荷動”的配電方式。通過調節(jié)電網(wǎng)側的發(fā)電，從而達到維持電網(wǎng)持續(xù)、穩(wěn)定、高效運行目的。但是當接入可再生能源時，因會受到當?shù)貧夂蛞约碍h(huán)境影響，要想保證整體平穩(wěn)安全運行，應實時調控發(fā)電側[1]。①發(fā)電側。根據(jù)當前電網(wǎng)調壓實際要求，動態(tài)調控輸出負荷，若是電網(wǎng)、電站處于“斷開”狀態(tài)，則可儲存電能，或進行電能轉化。從而最大程度提升可再生能源整體利用率，并且實現(xiàn)了多元能源的相互關聯(lián)；②電網(wǎng)側。要想進一步提高可再生能源利用率，可在電網(wǎng)正常運行期間通過功率預測系統(tǒng)，調節(jié)發(fā)電廠站輸出功率。可再生能源電廠，主要采用“拔叉式”方式接入電網(wǎng)。同時考慮到氣候、季節(jié)以及地理環(huán)境等因素影響和制約，部分發(fā)電站不能實現(xiàn)實時供電。因此，需要部分發(fā)電站在有功率輸出情況下，接入電網(wǎng)，但是若是沒有輸出功率，則需要在電網(wǎng)接入端“拔掉電站”。

2 能源互聯(lián)網(wǎng)主要特點

能源互聯(lián)網(wǎng)以先進信息平臺為框架、以智能化可自我學習的控制為重要方式，將能源生產(chǎn)端、能源傳輸端、能源消費端的數(shù)以億計的設備、機器、系統(tǒng)連接起來，可以實現(xiàn)供能網(wǎng)絡（如供電、供氣、供冷/熱等網(wǎng)絡）的協(xié)調互動，使各種資源的配置達到最優(yōu)化。

能源互聯(lián)網(wǎng)還可以實時匹配供需信息，整合分散需求，形成能源交易和需求響應。在服務上滿足能源供應者和消費者的不同綜合化、個性化以及智能化需求，促進形成能源生態(tài)圈，有助于人與自然和諧發(fā)展。

3 能源互聯(lián)網(wǎng)背景下風力發(fā)電關鍵技術

3.1 新能源發(fā)電技術

新能源不僅包含太陽能、風能以及生物質能等傳統(tǒng)意義上的可再生能源，也包括小堆核電、頁巖氣等新型分散能源。所以基于互聯(lián)網(wǎng)云平臺，新能源發(fā)電關鍵技術不僅涵蓋生產(chǎn)、輸送、轉換、利用可再生能源過程中的相關技術，同時也包含先進儲能、大容量遠距離輸電、新能源發(fā)電、微網(wǎng)以及標準化等技術以及運行控制、高效發(fā)電以及能源轉換等技術。

3.2 先進能源電力電子技術

新進能源電力電子技術主要包含小容量或者大容量、高電壓控制技術、低損耗電力電子器件技術以及新型電力電子設備技術等。比如，一種新型半導體材料做成的電力電子器件，其相比于Si半導體器件來說，具有較強耐高溫、損耗較低以及反向截止電壓較高等特點，隨著研發(fā)的進一步深入，在今后輸配電系統(tǒng)中，可能成為新一代低損耗、高電壓以及大功率電子裝置主要組成部分。另外，隨著新型電力系統(tǒng)下電網(wǎng)波動性增強，為了保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定、高效，對于動態(tài)補波補功的新型電力電子設備需求將會顯著提升。

同時，在控制技術方面，研發(fā)人員一直在不斷優(yōu)化數(shù)字信號處理器性能，從而使系統(tǒng)控制整體流程具有較強多樣性、合理性以及靈活性[3]。

3.3 先進儲能技術

先進儲能技術主要包括：電池儲能技術、壓縮空氣儲能技術、超級電容器儲能技術、氫存儲技術、超導儲能以及P2G等技術。儲能設備從物理角度方面來講，包括調頻輔助服務、大電網(wǎng)調峰設備以及樓宇、家庭以及園區(qū)等用戶端模塊。光伏太陽能發(fā)電等可再生能源設備的輸出功率，會隨著周邊環(huán)境變化而變化，為確供電整體具有較強可靠性以及持續(xù)性，應合理構建儲能裝置。

電容儲能和超導儲能可有效改善系統(tǒng)波動頻率以及風電輸出功率，應基于當?shù)丨h(huán)境合理構建。飛輪儲能系統(tǒng)可通過充放電控制，從根本上實現(xiàn)參與控制電網(wǎng)頻率以及平滑輸出功率。壓縮空氣儲能，在長時間以及大規(guī)模電能存儲存在優(yōu)勢。

在電力系統(tǒng)正常運行過程中，新型節(jié)能材料以及儲能技術被廣泛應用在發(fā)電、輸電、配電以及用電各個環(huán)節(jié)，在互聯(lián)網(wǎng)背景下，如何進一步完善優(yōu)化傳統(tǒng)電力系統(tǒng)，是有關人員進行深入研究和探討的重要方向之一。

3.4 遠距離大容量輸電技術

能源地理分布不均衡，遠距離輸送電能成為其主要解決途徑。其中，特高壓輸電以其大規(guī)模、遠距離、高效率的特性在我國已進入快速發(fā)展階段。特高壓輸電可緩解輸送線路損耗、系統(tǒng)不穩(wěn)定、電流易短路等問題，有效解決能源與負荷分配不匹配，實現(xiàn)能源從就地平衡到大范圍配置的根本性轉變，是堅強智能電網(wǎng)的重要組成部分。

在智能電網(wǎng)背景下，可以特高壓骨干網(wǎng)為基礎，合理構建高壓直流可再生能源基地，利用當?shù)刭Y源的互補性、靈活性、可靠性以及安全性，構建直流以及交流混合電網(wǎng)。遠距離大容量輸電技術主要包含：柔性直流輸電、可靈活操作多段直流輸電、海底電纜、直流電網(wǎng)以及運行控制等技術。直流電網(wǎng)技術與其他技術有著明顯不同，其能進一步解決，因能源分布不均勻，從而出現(xiàn)遠距離傳送問題、新能源消納問題、廣域并網(wǎng)問題。

4 結語

綜上所述，新的能源體系需要自主學習型、智慧化“能源互聯(lián)網(wǎng)”。相關人員應提高對能源互聯(lián)網(wǎng)重視程度，通過不斷創(chuàng)新和發(fā)展，構建開放式管理及服務平臺，配置合理的交易準則以及技術標準，形成“能源資產(chǎn)市場”，實現(xiàn)能源資產(chǎn)的全生命周期管理，促進其可持續(xù)發(fā)展。