风电新能源发展与并网技术分析与评价探索

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  【摘 要】本文简要概述了风电新能源发展特点:风电场位置偏远、稳定性差,风能能量储存容量不足、密度小,风轮机效率低下,电网无法调度;叙述了风电新能源并网技术:预测风力发电功率、无功补偿方式;评价了风电给电网带来的影响:质量影响、调度与规划影响、系统稳定性。
  【关键词】风电新能源;并网技术;无功补偿方式
  引言
  风力发电已然成为新能源战略中的重要部署,风电新能源产业的发展前景较好,具有良好的发展空间,伴随而来的经济收益相当可观。风电新能源并网技术的创新发展,有利于促进装机国产化、发电规模化、成本降低化。风电新能源在未来发展中会获得财政大力支持,实现环保事业发展。
  1.风电新能源的发展
  1.1风电场位置偏远、稳定性差
  由于风资源分布地具有距离负荷中心较远、网架结构薄弱的特点,导致电网输电能力受到限制,不利于进行风电大规模开发。
  风能是不稳定能源,风向与风速具有动态变化性质。风力发电机较难实现被控制与调节,导致风电机发出的电能不够稳定,存在动态变化与波动的问题。
  1.2风能能量储存容量不足、密度小
  由于风能的蓄电成本高,相比发电不具经济性,导致整个电网蓄电能力不足。风能的储存容量是由输出电量来调节的,输出电量不足,导致储存容量较小,造成蓄电能力较弱的问题。在发电容量相同的情况下,风力发电机的风轮比水轮机大出许多,造成风能能量密度小的问题。
  1.3风轮机效率低下
  基于风轮机体积较大,输出电较少,蓄电容量小的特点,导致风轮机工作效率低下。其中,垂直轴风轮机的最大工作效率在35%左右,而水平轴风轮机的工作效率不具稳定性,在20%与50%之间。
  1.4电网无法调度
  基于风能不稳定特质,因此不能依据负荷调度风力发电,给电网调度带来难度。此外,风电机组没有工作人员值班看守,人工调度的可能性太小。如果扩大人力队伍,易造成人力资源成本问题。
  2.风电新能源并网技术分析
  2.1预测风力发电功率
  预测风力发电功率技术用来预测风力发电量,通过提高风电调度性,利用调度电源来实现预测功能。此技术与数字天气预报技术相组合,来提升短期预测的精准度。技术结合的优势有三个方面:其一,利用天气预报预测的数据,获取气温、气压、风向、风速等数据,有利于实现对风能的动态调度;其二,利用风机周边环境的天气数据,将风速、发电机风轮高度与风向的关系计算得出,有利于增加输电量、增强蓄电能力,提高工作效率;其三,利用得出的风速、风向等数据,绘制风机功率曲线,来推算风机发电功率。与天气预报系统相结合的方式,有利于预测风力发电功率工作开展,避免恶劣环境影响预测结果,有效提升预测精准度[1]
  2.2无功补偿方式
  无功补偿方式是促进电压稳定的关键因素,有利于增强风电并网运行稳定性。此技术对于增强异步发电机稳定发电具有重要意义。增强电网稳定性的技术性对策有三种:其一,动态无功补偿,例如,改善静止的补偿器SVC,来提升电厂安全容量。选择补偿器容量时,应对比其调节性能、风电场容量、电网结构等因素,来保障补偿器的工作质量,有效提升电厂安全容量,促进电网稳定发电。其二,利用补偿器来加强电网结构、增加电网功率,来提升风电场安全容量,加强风电系统稳定性。其三,保障系统运行正常,利用低电压风电机组的自动切除功能,来实现对电网稳定性的有效控制。应注意切除范围,避免失去对电网调节控制能力。
  3.风电给电网带来的影响
  3.1质量影响
  第一,闪变。风力发电机启动时会产生强大的冲击电流,如果风速失控,不在自动切除范围时,风机会自动停止运行状态。如若风电场多组风机同时运行,其电流冲击对配电网的质量影响较大。风速具有动态性,虽加以控制,但是风机出力的波动值,正好在电压闪变的发生频率内。因此,风电给电网带来电能闪电的影响。
  第二,谐波污染。风电给配电网带来的谐波有两种:其一,是风力发电机自身的电力电子装置,伴随谐波问题。如果电力电子装置中的切频率,与产生谐波的范围值交叉,导致谐波污染。其二,风力发电机的并联补偿,电容器与线路相互作用,电抗谐振,造成波问题。
  3.2调度与规划影响
  第一,对调度的影响。风电场在实施并网技术后,电网、风电调度容量之间的关系:如果电网调度容量有限,则风电场运行受限;电网出现电场功率波动时,给予风电的电网功率相对减少。因此,风电对电网的调度造成影响,大量消耗调度,造成资源紧张问题。
  第二,对电网规划的影响。风电场的建设内容:风力发电机组、风电传输、电网规划等相关内容。由于风力的不稳定性,对配电网的控制与调节增加了难度,导致电网设备投资力度加大,增加配电网的运行成本,影响到电网内部供需结构。由于风电具有密度小、间隙性的特点,导致风电装机比例超出规格,容易造成危险。电网在引入风电建设后,应调整电网规划,建设电网与风电网和谐发展的步调,改换大电网,来适应风电的特点。因此,为实现远距离高效输送电能,优化资源配置,来促进电网的发展,来提高人们生活水平[2]
  3.3系统稳定性
  第一,电压稳定性。降低电网电压稳定性的主要原因:风电场的无功率需求。风电场容量大、无功率控制能力,是影响电压稳定性的关键。影响电压的因素:电网的强弱,风机的类型,风机功率调节技术,无功功率补偿技术等。
  第二,頻率稳定性。
  风电场容量与系统总容量的占比,是决定风电场对系统频率产生影响的关键。如果风电场容量占比值较大的话,其波动性会加大对电网频率、电能质量造成影响。电网常规机组需要具备较高的频率响应能力,来适应风电的高能波动性,实现对风电的控制与调节,来抑制波动带来的影响。但是对于小型电网而言,风电带来的波动性影响不容小觑。
  结论:综上所述,通过对风电新能源特点的分析发现,其中存在大量不足亟需改进;分析并网技术可知,风电新能源具备超强空间,有待进一步开发,来提高大型风电运行的安全与稳定。对于技术上出现的问题提出改善方案,来促进风电产业的良性发展,有利于优化能源结构。
  参考文献:
  [1]刘乔.风电新能源发展与并网技术分析评价[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2013(06):276-277.
  [2]许立仁.风电新能源发展与并网技术分析评价[J].绿色环保建材,2017(06):8.
  (作者单位:黑龙江龙源新能源发展有限公司)
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