風力發(fā)電技術及對電網的影響

風力發(fā)電技術及對電網的影響

Summary：能源是人類生存的物質基礎，是推動社會進步的重要條件。清潔的環(huán)境和充足的能源是經濟持續(xù)發(fā)展的基本條件。隨著經濟的快速發(fā)展，全球能源消耗率逐年上升，煤炭、石油、水電等能源的開發(fā)利用已經達到較大規(guī)模，但這些能源是有限的，不能滿足人類長遠發(fā)展的需要。在各種可再生能源中，風力發(fā)電最有潛力。風力發(fā)電因其成本低、資源取之不盡、利用方便等優(yōu)點，已成為我國可再生能源利用中最有前景的發(fā)電方式。風力發(fā)電技術越來越成熟，風力發(fā)電成本越來越低。Keys：風力發(fā)電；電網；影響；隨著目前我國科技的發(fā)展和時代的進步，政府對清潔能源的開發(fā)與投入正日益加大，工業(yè)的發(fā)展對能源的需求也在不斷地增加，對能源結構加以調整，逐步增加清潔能源在整體能源供給當中的比例已勢在必行。一、風力發(fā)電技術的關鍵問題1.風電質量問題。風力發(fā)電技術的一個關鍵性問題就是風電質量問題。風能作為一種可再生的能源，其有著強大的能量，但是性質很不穩(wěn)定，風速和風向時刻都處于變化中，而風速和風向的變化又直接影響到電力系統(tǒng)輸出的功率和穩(wěn)定性。在這種情況下，為了保證風電的質量，我們必須在風電機組中增設依稀裝置來穩(wěn)定其輸出功率，而這些裝置的調控是很復雜的。目前風力發(fā)電技術中存在單機容量小的問題，在工作時如果電壓達到額定的容量時，也會出現電力輸出功率不穩(wěn)定的現象。2.風電機組不能進行整體設計。隨著風力發(fā)電技術的快速發(fā)展，我國的風電機組的零件的生產能力也大大提升，但是與發(fā)達國家仍存在一定的差距，尤其是一些核心部件，仍然靠依靠進口。這就導致了我國風力發(fā)電機組并不能通過國產化的程序進行設計和安裝。此外，在風電機組的管理和檢修等方面，我國的相關技術也較為落后，阻礙了風力發(fā)電行業(yè)的發(fā)展。3.安全性能不高。安全性不高也是我國風力發(fā)電技術發(fā)展中的一個關鍵性的問題。由于電網及電力輸送過程中的安全性不高就極易導致風電過程中出現故障，主要的故障一般發(fā)生在發(fā)電機組的組裝過程中，首先由于發(fā)電機組的組裝本身就很復雜，而且技術人員的技術水平有限，加之管理力度不足，使安裝環(huán)節(jié)的技術不到位，如果處理不及時就會導致較大安全事故的發(fā)生，影響用戶的用電的穩(wěn)定性和用電安全。二、風力發(fā)電技術及電網的影響1.威脅電網的安全。在整個發(fā)電的過程中，風電所使用的機組在進行關聯的時候會發(fā)生功率上的流動單向性的轉換，所以這在電網末端的時候就會容易出現問題，其性質的改變帶動了流向和分布，如果其風電的電網一旦受到了一定程度的影響，超過了其負荷的能力，那么電壓所引發(fā)的問題甚至可能導致其運作的崩潰，這樣一來風電周圍的電量就會缺失。不僅僅如此，在電網中，因為使用風力發(fā)電就會有源源不斷的能量涌入，這個電量來源于風力，這樣一來所帶動的不僅僅是能量的缺失還可能使得整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，在使用電網的內部頻率上也會出現不穩(wěn)定的情況，如果一旦頻率不穩(wěn)定，那么就會衍生出很多問題，一旦電流產生短路的現象那么整個系統(tǒng)中的變電站母線或者是一些局部的設備，例如各種大小的開關設備等等都很可能出現過度損耗或者直接損壞的現象，這樣一來僅僅降低了其使用的能力更加重要的一點是使得整個電網的安全性大大降低，所以在整個風電的系統(tǒng)中還有很多遺留的問題要解決，首要的就是安全性的問題。2.對電網調度的影響。大面積風電場的接入對電網的調峰帶來很多不必要的困難。風電的隨機性和波動性對于電網來說是很不確定因素，時常是反調峰。當系統(tǒng)處于白天高峰負荷，需要大量有功支撐時，風力較大，無法滿足有功電源的需要，而處于晚上低谷負荷時，往往需要降低有功出力，使電網達到穩(wěn)定運行要求時，正是風力大發(fā)之時，有功電源迅速增加，對電網穩(wěn)定危害極大，此時必須限制風力發(fā)電（所謂棄風）才能使電網恢復穩(wěn)定，這樣便降低了對清潔能源的利用，同時浪費了風力資源。3.對電壓穩(wěn)定性的影響。風電帶來的穩(wěn)定性和頻率偏移問題不容忽視。大型風電場電壓常常會有較大波動，這是由于風力發(fā)電機機組啟動產生較大的沖擊電流。多臺風力發(fā)電機組的并網需分組進行，是因為多臺風力發(fā)電機組同時并網會造成電網電壓劇降。大型電網具有足夠的備用容量，風力發(fā)電機組的脫網會導致電網電壓的突降，引起電網電壓的急劇下降。風電發(fā)電出力隨風力大小變化，它具有隨機波動特性，因此電網需根據風電容量增加旋轉備用容量。隨著風電注入功率的增加，風力發(fā)電通常改變了配電網功率單向流動的特點。當風電場附近的電壓超出安全范圍時，將容易造成暫態(tài)電壓失穩(wěn)，導致電壓崩潰?，F代風力發(fā)電機組主要通過采用電子裝置在發(fā)電機轉軸同電力網絡頻率之間建立一種柔性連接的軟并網方式。由于異步電機在起動時,其切入電網的轉差率很大，會影響機組壽命。4.對電能的影響。在整個風力發(fā)電的弊端中我們可以看到，不穩(wěn)定性很直接的影響到了最后電能的方方面面在我們常見的整個機能中，風電組其不穩(wěn)定的輸出表現中，功率的波動會出現很多不良的現象，而這一系列的影響表現主要是由于多重的效用作用，湍流和塔影和尾端等等都會重疊性的影響著功率，從而使得我們的電壓產生了一定程度的偏差，除了偏差以外還有其他可能使得電能質量降低的情況出現，比如較為常見的諧波，閃變波動等等現象出現。在電動機的使用過程中，我們常涉及到的異步電動機總是需要面對超過性能的好幾倍的電流沖擊，所以在這種情況下，會缺少自身單獨的勵磁設備。三、風力發(fā)電技術的發(fā)展趨勢1.大功率中壓變頻器。為了更好的利用風能而且使風力發(fā)電的效率有所提高，大功率中壓變頻器的使用在不斷增加。大功率中壓變頻器的具有雙向開關接口和多元三項逆變器，此外，大功率中壓變頻器還具有二極管箱位的多電平結構。在工作中，它可以將開關功率和開關的損耗降到最低。在風力發(fā)電機組中，大功率中壓變頻器的優(yōu)點逐漸被發(fā)現而且被廣泛的應用。2.用于風力電場的儲能技術。風力電場儲能系統(tǒng)對于維持電壓頻率有很重要的作用，它可以實現快速的大量儲能。在整個風力發(fā)電系統(tǒng)中有著很多種的儲能系統(tǒng)，蓄電池的儲能系統(tǒng)是現在應用最廣泛的儲能系統(tǒng)，它的充放電過程較為迅速，但是充放電的具體時間由于蓄電池具體類型的不同而不同。在蓄電池使用時，其日常維護是一項重要的任務，由于其維護成本及使用壽命受到許多因素的影響，所以目前很多相關工作者致力于優(yōu)化相關性能，使維護成本降低，使用壽命延長。經過不斷的試驗我們發(fā)現，業(yè)態(tài)蓄電池在風力電場的儲能中具有一定的優(yōu)勢，液態(tài)蓄電池不僅體積、重量有所減輕，而且功率性能較容易被控制，其在風力發(fā)電系統(tǒng)中有較好的應用前景。3.海上風力發(fā)電技術。目前我國大多數的風力發(fā)電廠都在陸地建設起來，而隨著人們用電量及電負荷的不斷增加，越來越多的陸上發(fā)電廠被建設起來，占用了很大部分的土地資源。一定程度上增加了我國土地資源的使用負擔。所以，海上風力發(fā)電被逐漸的開發(fā)建設，其技術也得到了不斷的發(fā)展。海上的風能資源是十分豐富的，其遠遠高于陸上的風能資源。在海水較淺的地方可以安裝風力的渦輪發(fā)電機進行發(fā)電，這種情況下發(fā)電機產生的功率很大，可以達到陸上發(fā)電的1.5倍?？傊?，風力是一種可再生能源，鼓勵世界發(fā)展，在改