关键词：风电利用；技术现状；前景分析
一、我国风电利用技术现状与存在的问题
1、集群风电并网运行技术
在当前大规模风电集群发电技术中，风功率预测、并网控制及风电调度是其中的核心技术。在风功率预测方面，我国已经有很多科研院校与研究机构进行了研究，并且从我国风力资源的特点及我国风电产业的发展模式出发，在预测方法上包括针对风速的预测和针对风电发电功率的预测。在预测尺度上，主要是对风电的时间尺度与空间尺度进行的研究，其预测方法包括基于数据挖掘的风电预测、基于人工神经网络遗传算法的风电发电系统等时间尺度预测方法，以及包括基于单个风电场与集群风电场风功率预测技术、单一风机与风电场风电功率的预测技术等空间尺度预测方法。在预测时间上，分别从短期、中期、中长期、长期等角度建立了相应的风功率预测模型，如基于数值天气预报的短期风电功率物理预测法和基于历史风速、风电功率、风机舱外温度、风向等参数与风电功率的统计学的短期预测法等，及基于多重离群点平滑转换自回归模型的短期风电功率预测等方法，同时结合风电场的气压、气温、湿度等天气影响因素与神经网络等非线性函数建立的中期、长期风电功率预测技术。目前我国研发的风电功率预测系统已经在电网侧与发电侧实行了大规模覆盖，但对于一些山脊、海上等风机安装地形复杂与极端天气情况下的风电预测技术与方法仍需进一步完善。
2、与其他能源组成互补技术
风电与其他能源组成的互补技术，是将不同种能源发电方式进行互补发电，以提高可再生能源用电的稳定需求，具有较好的环境效益。我国在大规模互补发电技术中，风光互补系统是应用较早的互补技术，其规模覆盖几十千瓦至数百兆瓦，并具有较好的功率控制幅度，如40MW和20MW的风电、光伏的风光储联合发电系统的瞬时送出有功功率波动幅度可达35MW，并且已经建立了较好的风光互补发电能量优化与协调管理系统。风水互补系统具有系统功率稳定、经济效益较好的优势，但风水协同运行仍需考虑风险承担能力、投入资源程度及资源利用率3个因素。目前国内开展了包括大唐多伦20MW风水互补电源项目、国家电投云南大荒山286MW风水互补示范项目等。在风水互补技术的研究方面，主要是对组合系统的综合效益进行的优化分析，并且分别建立了抽蓄电站和风电的联合运行模型，并基于多目标最优化模型等方法，计算分析了风水互补系统运行年限内的最大综合效益。我国在小型风光互补与风水互补技术的应用方面，主要是建立了村级风光互补发电系统与太阳能风能无线电话离转台电源系统等，解决了部分农村及偏远地区的用电需求。
3、风电的大规模直接利用技术
风电制氢是国外研究与示范应用的重点方向。国内在风电制氢领域仍处于研究前期与示范阶段，如国网上海市电力公司东海风电场的“风光电结合海水制氢技术前期研究”项目，制氢功率100kW、燃料电池发电30kW的中节能风电公司张北分公司风电场项目，以及中德合作示范的河北沽源10MW电解水制氢系统等。在风电制氢技术的研究方面，主要是对电解水制氢系统、风电场耦合制氢技术、氢气的储存运输技术的集成研究，包括以电解水制氢设备为产出模型研究，氢储能系统的能量协调控制策略等内容，但是系统的经济性能有待考核。
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4、分布式风电接入与控制技术
分布式风电是除大规模利用之外风电的另一种利用形式，通常采用35kV及以下电压并网，并就近满足用电负荷，是一种可作为偏远或孤岛地区电源供应的主要方式，其接入方式为多点接入。我国对分布式风电的开发利用仍处于初级阶段，微电网作为分布式发电系统已经有所应用，如在浙江省北麂岛开发的分布式风–柴发电系统和吉林省辽源市东丰县的“风气互补”新能源开发项目等，仍然以项目示范为主。分布式风电的关键技术为分布式风能资源评估技术、风功率预测技术、风电储能技术及控制系统监控技术等。在风能资源评估与风功率预测方面，分布式风电沿袭的是大规模集中式风电技术，因此缺乏一定的适应性。在风电储能方面，风电常与电池储能系统相结合，可在风机旁就地布置，进而联合协调控制各储能电池，但因多台风机或储能系统协调控制较为复杂，整体协调控制要求高，需要匹配多台独立的测控系统，因此单位容量投资成本高，并且不利于设备维护，用户用电满意度较低。在风电控制系统的监控方面，我国对分布式风电的信息采集与监控技术水平较低，相关研究也较少，存在一定的系统优化运行难题。
二、我国风电利用技术的发展前景与建议
1、风电集中式与分布式并重发展
我国当前鼓励风电向集中式和分布式并重的方向发展。分布式风电与集中式风电模式相对应，现有的大型风电场可以将几十千瓦到几万千瓦的独立风力发电机组直接接入配电网的，所产电能就近消纳，从而避免了风电上网与运输存储的难题。从根本上看，分散式风电通过配电网的接入与就近消纳，是一种分布式的发电方式，可使风能资源就近开发利用。分布式风电的主要优势在于所发电量全部上网，弃风极小；而集中式大规模风电符合我国可再生能源规划与一次能源结构要求，推进陆地风电大规模集中式发展的同时，推进大规模海上风电的集中式发展模式。
2、促进多能互补利用技术推广
风电等可再生能源具有波动性、随机性、间接性的特点，因此单一风电能源利用难以满足用户负荷稳定的需求，多种能源互补发电是风电稳定输电的较好利用方式，可根据供应侧的资源条件与需求侧的用能特性，因地制宜、综合利用，协调优化调度，促进风电能源的清洁高效生产。在未来的风电发展中，我国将加强对多种电源、多时间尺度的互补发电系统的能量管理系统、调峰系统、电网接入与控制技术等方面的研究，使风光互补、风水互补、风火互补及微电网的多能互补方式得到进一步的推广应用。
3、发展高效率低成本的风电利用技术
风电制氢技术是未来风电发展的重要方向。随着电解水制氢成本的降低、储氢材料技术的进步，风电制氢将有望成为风电产业发展的重要匹配技术，进而通过风电规模化制氢与能量管理系统的结合，为风电的规模化消纳提供有力技术保证。同时，风电供暖也是未来风电消纳的重要技术手段，通过对城市供热系统调峰能力的研究，优化热–电联合运行策略，实施风电供暖系统的优化控制，可有效提高风电利用效率。此外，风电的其他储能方式也是未来风电利用的重要手段，随着压缩空气储能、飞轮储能、超导储能、超级电容器储能及新型电转气技术的提高与成本的降低，这些技术将为风电的消纳与利用提供重要的技术选择。
结束语
现阶段我国风电发展存在一定的不匹配问题，与之相应出现诸多利用技术。综述了我国风电利用技术的现状与存在问题，指出了我国风电向集中式和分布式并重、促进多能互补利用技术推广、发展高效率低成本的风电利用技术方向发展的趋势，最后从加强新能源激励政策、新能源消纳市场机制、风电接网与技术标准建设方向提出了建议。
参考文献：
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论文作者:李厚仁
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年13期
论文发表时间:2019/11/8
标签：风电论文; 技术论文; 分布式论文; 功率论文; 系统论文; 我国论文; 制氢论文; 《当代电力文化》2019年13期论文;