摘要：风力发电是一种绿色环保的可再生发电方式，世界上每个国家对风力发电都非常重视。尤其是我国这样风能资源丰富的国家，必须大力开展风力发电技术研究，减少对常规煤炭发电的依赖，目前我国风力发电技术正在逐步提高，但是同发达国家相比依然有很大的差距。以下本文将对当前我国风力发电技术的现状做出分析探讨和展望，希望给大家一些有益的参考。
关键词：风电并网；控制技术；现状
当今社会，能源短缺，环境恶化，对绿色能源的需求十分迫切。风力发电作为一种储量很大，开发成本相对较小的绿色能源，正被广泛采用，并得到国家政策强有力的支持。风力发电可靠性高、投资小、规模效益显著，是发展非常快的新型清洁能源。2011年中国全年新增风电装机容量17.63GW，全国累计装机容量62.36GW，继续保持全球风电装机容量第一的地位。
但风力发电其自身间歇性、不可控、无调频能力、控制复杂等特点，使得其接入电网后可能给电网带来一系列问题。大型风电场的并网，会改变系统的潮流及网损的分布，需对电网规划提出新的要求；可能给配电网带来电能质量的问题；
由于风资源的不确定性和风电机组本身的运行特性使风电机组的输出电量是波动的，当风电机组并网运行时，会影响电网的电能质量，如电压偏差、电压波动和闪变、谐波等，严重时会对弱电网的安全稳定性造成危害，因此风力发电场对接入电网的影响不容忽视。本文简要分析风电接入后对电网的影响，给出提高电能质量的措施。
1 目前风力发电现状
（1）世界风电发展现状主要可以从几个国家分析。首先讲美国，美国的风能装机一直不断增加，2003年美国新增风电装机容量1687MW，其后风力发电装置数量也在一直稳步增加，同时风电占据国家电力比例的部分也很高，当然美国的风力发电技术也面临着一些问题。其次是丹麦，丹麦是利用风力发电技术应用最早的国家之一，同时他也是世界上使用风电比例最高国家，风电产业是国民经济主要产业，丹麦的电力有一半来自风力发电。然后说一下德国，德国也是世界上风力发电规模最大的国家，风电机制造能力和制造水平也非常之高，因此国内安装的设备都是本国制造。最后，根据美国风能协会等相关协会统计发现风力发电技术最发达国家就是美国、德国和西班牙。（2）中国风电发展方面也是利用风能最早的国家，可以开发利用的风能资源次于俄罗斯和美国，是排在世界第三水平，我国风力发电大多都是起源于政府对于风力发电重视程度，装机容量不断增加，根据统计台湾省累计风机组就有1850台，有59个风电场，现在国家对外发展MW级风机，制造风机最大容量是7GW，目前我国的计划是要在2020年时达到风力发电总量达到20GW。
2 风电发展趋势展望
（1）风力发电历经几十年的发展，技术日趋成熟，装机量不断增加，单机容量也大幅度提升。上世纪八十年代单机容量普遍在55kW，至2003年上半年安装的台风机总功率是853MW，平均每台额定功率是1558kW。另外风力发电技术成熟后也进入了商业运转阶段，变浆调节方式也不断取代了失速功率调节方式，同时风力发电机器也存在很多缺陷问题，在风速超过有一定额定值时候，发电功率会下降，要采用调节方式进行一定克服缺陷问题。（2）另一个发展就是变速恒频方式迅速取代了恒速方式，使得风力机叶尖速度达到最佳效果，从而最大限度利用风能进行风力机运行效率提高。同时运行可靠性也不断提高，风电机组的年利用率不断提高了95%，风力发电已经是相当可靠的发电方式，采用计算机技术和检测自动控制技术以后确保风机运行可以实现全自动化运行，另外传感技术的应用可以让风机通过传感器采集风速、风向等风力信息，然后反馈给计算机进行调整，促使风机适应风力变化，确保风机正常运行。（3）我国从20世纪70年代就一直研制大型风电机组，已经基本掌握了风电机组制造技术，近几年也已经有了很好发展，装机市场份额也不断得到一定增长。
3 目前我国风力发电存在问题
我国幅员辽阔，地形迥异，风能储备也是异常丰富，例如我国内蒙古地区的风电若完全开发其产出能源完全可以媲美三峡水电容量。但是由于技术落后，我国同国际上相比，尤其同美国的风电技术相比还比较落后，和风能资源电力装机容量相比，与印度国家还有距离，整体上我国风能资源还非常落后，所以有很多问题制约我国风电装机容量问题，大致可以分为几个方面：（1）首先是政策问题，目前我国缺乏对可再生能源开发的有力的政策支持，包括科研资金投入和减少对环保企业税收和政策手续等，同时也缺乏相应的支持可再生能源发展的法规法律。（2）其次就是技术问题。风能资源发电同煤炭发电不一样，因为风能发电资源不确定性较大，这就会导致风电机组输出功率波动，继而影响电能质量，因此，我们说电压波动和闪变都是风力发电对于电网质量主要不良影响因素问题。（3）风力发电引起的电压波动和闪变采用静止装置都不断减小，由于风资源不确定性，导致风电机单机容量增加，所以风力发电就引起了电压波动闪变需要进一步提高。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆（4）电力系统保护配置和整定计算都没有考虑到风电场影响问题，只是简单的将风电场做为一个负荷，当大规模风电场接入到系统后，电网就会发生故障问题，导致发电机组短路，这时候就需要系统能够很好保护配置和整定风电场影响问题，也就是实际运行会导致很多误动问题。（5）风电场对于系统继电保护也会产生很大影响问题，在进行系统继电保护配置和整定时候，要及时对于风电场的短路电流进行一定合理安排工作。如果保护动作很快就必须要能够考虑到风电短路电流影响问题，对于配置和整定也要能够按双电源问题，必要时候还要进行一定加装保护工作。
4 风力发电的展望
国家制定了一系列技术标准，对于电网进行监控，多数电网都被纳入调度控制体系，同时也大规模进行电网接入工作，不断提高对于火力电机组的常规能力和控制问题，建立了很多设施、建筑物。随着风电场持续增多，大规模风电也都集中接入电网，不断提高了可控性和增强了常规火电机组能力，主要措施可以分为几个方面：
（1）首先集中控制平台搭建，有效单一风场的随机性，形成了规模上和外部常规电厂电源，灵活的响应了电网调度，达到最大幅度电源利用效率，同时对于内部协调进行控制，进行了一定无功补偿设备，实现风电内部控制，使得运行不断优化和安全；（2）另外不断对于风电出力特性进行强化，对于风电机组和风电场群出力特性进行控制理论研究，从模型上考虑时间尺度资源问题和机组惯性问题，合理降低极端条件模型误差问题；（3）还有就是检测网络和风功率预测问题，风资源和风电场的检测网络和功率都是需要集中控制的基础工作，风电发达国家都建设全国性的测风网络，评估风能资源，以提高风电预测精度；（4）最后我们还要考虑到电力实时传输的要求，因此我们有必要扩大风电基地建设的区域，还需要建立非常合理的布局检测风功率的资源网络气象数据，这样风功率预测系统研究都可以取得一定成果，同时也会受到天气预报影响。
5 风电并网对电网系统的影响
风力发电场大规模并网对电力系统的安全和稳定运行带来了新的挑战，风电场并网对电网的影响主要在于：①风电并网对现有电力系统负荷预测、规划和运行的影响．电力系统的负荷预测是规划、调度的重要组成部分．由于风力的随机性和间歇性等非线性特点，风力发电场大规模并网使得电力系统规划人员更加难以准确预测负荷的增长情况，从而影响配电网的后续规划。
②风电并网对电力系统运行调度的影响。在电力系统中，调度中心依据负荷预报安排常规机组的发电计划和调频任务，在线机组一般分为调频、调峰和带基荷3类．由于风电场的出力不能十分准确预报，发电计划的制定变得困难，如果把风电场看作负的负荷，不具有可预测性，作为电源则可靠性又没有保障，给传统的发电计划和调度带来了困难．风电场的并网对电力系统运行中的调峰和调频机组也提出了更高的要求，不仅要求足够的容量，而且要求这些发电机组具有快速响应能力．如果电力系统没有足够的调频容量或者调频机组的响应特性不满足要求，将引起电力系统频率波动．而我国电源结构以煤电为主，系统调峰或者调频手段本来有限，随着大规模风电场集中并网，电网调节更为困难，可能会增加机组出力变化甚至启停次数，从而显著增加运行费用。
③风电并网对电力系统的电能质量和运行可靠性的影响。风资源的不确定性和风电机组本身的运行特性使风电机组的输出功率呈波动性，可能会影响电网的电能质量，如电压偏差、电压波动和闪变、谐波等。风力发电机组大多采用软并网方式，但是在启动时仍然会产生较大的冲击电流。风力发电并网后对电能质量的影响主要体现在电压闪变、电压波动以及谐波污染三个方面。可以采用提高系统的电抗和无功补偿等措施来改善电压闪变和电压波动问题，谐波问题则通过采用多脉冲整流电路、APF来解决。但仍需进一步研究和完善合理有效的电能质量控制措施，以使风电场和电网稳定运行，以最大限度地利用风力资源。
④并网风电场对电力市场的影响。电价是电力市场运行的核心要素，由于风电场的出力具有随机性，它不仅不能为电力市场提供辅助服务，而且有可能增加电力系统的辅助服务成本（包括负荷跟踪、频率控制、各种备用容量、无功功率和电压调节等）．为了保证供电的电能质量，电力系统必须计算或者预测风电场的影响，并考虑相应的对策。
6 结语
随着技术的不断发展，应该说风力发电技术已经得到了长远的发展，风电接入电网的比例也日益提高，这对减少煤炭发电污染和降低发电经济成本环境成本都大有裨益，当然我们也需要看到我国的风力发电技术和风电并网技术同发达国家的一些差距，要不断大力投入力度，加快研究、设计和生产步伐问题，促进风电事业快速发展进步。
参考文献：
[1] 黄守道，孙延昭，黄科元．风电机组并网问题研究[J]．电力科学与技术学报，2008，23（2）：13—18．
[2] 李腾飞，吕跃刚，刘吉宏。等．风力发电机组并网技术 [J]．中国电力，2009，42（儿）：61-65．
[3] 李建林，赵栋利，李亚西，等．几种适合变速恒频风力发电机并网方式对比分析[J]．电力建设，2006，27（5）：8—11．
作者简介：
陈鑫，身份证号15282719910507xxxx
论文作者:陈鑫
论文发表刊物:《电力设备》2019年第1期
论文发表时间:2019/6/21
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