摘要：风力发电作为一种可再生的绿色能源，以其无污染、储量丰富、成本低廉、使用前景广阔的优势倍受世界各国的重视。我国由于海域面积辽阔，风能储量很大且分布较广，开发潜力很大。近年来，在能源和环境危机日趋紧迫的情况下，我国政府实施了一系列新的能源战略，对能源结构进行了调整，风电产业及技术水平得到了飞速发展，但在风电并网技术方面还存在一些问题，总结并分析如何解决这些问题，对深入推进风电产业的健康、可持续发展意义非凡。
关键词：风电新能源；发展现状；并网技术；发展前景
1引言
在我国发电燃料结构中，太阳能、风力、生物能等新能源，能够做到平均1度电节省CO20.636kg，城市可持续发展、生态建设做出了重要贡献。1995年我国开始着重研究风力发电，但是因为经济实力不足，研究计划一拖再拖，直到2000年都没有达成设定的风力发电装置量达1000MW目标。2005年是我国风力发电研究的一次突破，相关政策的提出，市场需求的增加，加上企业投资等，辽宁、浙江、内蒙古、江苏以及北京、天津等地，陆续形成风电项目产业群。2008年我国已经拥有成熟的风电项目产业链。2018年风电项目研究持续扩增，我国一跃成为风电项目第一大市场，发展前景十分可观。
2风力发电的现状分析
风力发电为国家的发展带来新能源，同时也是国际认可的洁净能源，不仅能够做到CO2的零排放，还能够为社会建设、城市发展提供“绿色电力”。风力发电是利用风能带起风电机组的叶片进行旋转，再通过增速器将提升旋转的速度，来促使发电机组发电。按照现阶段的风电机组的技术，可以以每秒速3米的风速来进行发电。风力发电原理就是运用风能来推动风电机叶片的转动，而最终产生电能。早期的风力发电机组设备是由风机叶片、风扇调速器，发电机组、塔管支架和储能设备组成的。首先风机叶片在一定的风速下开始旋转，将自然风的运动能量转换为机械能量，之后随着风轮轴的持续旋转，促使发电机组将机械能量转换为成电能。风力发电机组有以下三种类型：直流发电机组、同步交流发电机组和异步交流发电机组。
2.1全世界风电发展情况
近年来，全世界风电发展快速，推动了风电产业的发展，美国、德国一些发达国家都制定了很多政策和措施来推进风电产业的发展。截至2017年末，全世界风电累计装机容量达到了
50641万千瓦。2017年全世界风电产业市场新增装机容量为5093.2万千瓦，中国凭借1966万千瓦的风电新增装机容量排名第一名，占全世界风电新增装机容量的38.6%，而排在第二名的美国，新增装机容量仅为820.3万千瓦，不到中国的一半。
2.2我国总体装机情况
国家能源局近日公布了《2017年风电并入电网运行情况》显示，截至2017年末，新增并入电网风电装机容量为1966万千瓦，累计并入电网装机容量为18839万千瓦，占总装机容量的10.4%。截至2017年末，我国前十大风电装机容量省份分别是：内蒙古为2670万千瓦、新疆为1806万千瓦、甘肃为1282万千瓦、河北为1181万千瓦、山东为1061万千瓦、宁夏为942万千瓦、山西为872万千瓦、云南为819万千瓦、辽宁为711万千瓦、江苏为656万千瓦。
3风电新能源存在的问题
风电新能源能缓解我国资源短缺的现实状况，但风电这种新能源在它的使用和利用上也存在着一些问题。（1）风能不稳定、不可控。风能的能量密度低，具有不确定性和随机性，因此对风能的利用在调节和控制方面不易掌控，对风能的开发利用有一定的阻碍。（2）风力发电厂的位置偏远。我国的风力资源较为丰富的地区都比较偏远，对于资源短缺地区的距离较远，风电的外送被电网的输电能力所限制，中国风能资源的大规模开发，需要加强电网的建设。（3）风能的能量密度不大。在同等容量的条件下，水轮发电机要比风力发电机的风轮尺寸小好几十倍。（4）风能的蓄电能力差。由于发电的成本比储存的成本低，因此电网的蓄电能力就相对较低，通常用输出电量来对收集的电量进行调节。（5）风轮机的效率不高。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆一般情况下，风轮机能创造的最大效率通常在60%上下，但实际可利用率更低。从数据上看，水平轴风轮机的最大效率在20%-25%，垂直轴风轮机的最大效率略高于水平轴风轮机，最大效率在30%-40%。
4风电并网技术的发展趋势和措施
4.1优化布局结构，合理规划建设
为了能够有效推动风力发电网建设和发展，结合实际情况，电网建设中推行“闭环结构开环运行”的方式，通过此种方式的运用可以有效保证电网的运行稳定。究其根本，是由于在网络的建设中，网络主要是表现为环形的状态，如果发生线路故障问题，则转变为辐射形态。所以，如果线路出现故障问题，要求相关人员可以合理运用开关，采用别的线路传输电能，确保电力系统正常运行，为用户提供供电服务，这样不仅能够降低线路故障对用户带来的不良影响，还可以避免电能损耗，确保电力设备可以安全稳定运行。故此，为风力发电网的建设提供正确的发展方向，创造更大经济效益。
4.2对大容量风电系统的研发
目前，我国缺乏对大容量风电系统的研发。随着国家对风电能源的大规模开发，风电机组单机装机容量不断增大，在此要求下，相关部件和控制子系统的设计难度也越来越大，研发大容量、高性能和可靠稳定的风力发电机成为当务之急。如何突破这一瓶颈，研发出新的控制、设计技术是目前世界风力发电领域面临的技术难题，因此，大容量风电系统的研发是未来风电系统的重要发展方向。
4.3对并网技术和最大风能捕获技术的研究
风电场受风力和风机控制系统影响很大，其出力往往不太均衡，会严重影响电网安全，因此，为了提高风电系统的可靠性和系统应对故障能力，以实现风电场联网对电网的友好支持，需要对并网技术进行深入研究。此外，风能的密度较小，如何捕获最大的风能也是未来研究的方向。目前，对风能进行最优捕获的方法就是通过调节桨距和发电机组功率转速。从电网运行的经济性、可靠性和可行性等方面考虑，对风电系统的并网技术和最大风能捕获技术的创新研发是当前及未来发展风电的首要任务。
4.4实时监控风电场运行情况
在已有的风电场远程监视系统基础上，结合安徽吉电新能源公司监控系统情况进行开发一些功能，结合实时监测到的数据，为安徽吉电新能源公司监控系统开发一套适用集中监控的功能。通过对风电正在运行情况进行监控，采集数据结合发电计划，使得风电可以安全利用。（1）气象信息监测地图。就是在地图上标注出各个测风塔的位置，并实时监测风速、风向、气温、气压和湿度等气象信息数据的动态刷新。（2）风电场出力监测地图。就是在地图上标注出各个风电场的线路和风电机组的出力情况，实时反映风电场的有功功率、无功功率、电流和电压等数据的动态刷新。（3）发电计划跟踪监视图。就是在各个风电场标注出各个风电场的风电机组的计划值，通过发电计划曲线图中可以看出实发功率、电量及计划数据情况。（4）风资源分布图。就是监视不一样的层高风速的风功率密度，包含在水平面上的风能和流线分布，垂直面上的风廓线分布等数据，在地图上显示10米、30米、50米、70米和轮毂风速、风向的分布情况。
5结束语
总之，面对当前能源紧缺、环境污染严重的局面，风电建设步伐逐渐加快，电网中风电场容量的比例将会越来越大，这将会给电网的稳定运行带来很大的影响。因此，研究风电并网新技术，合理控制风电并网带来的一系列不稳定因素是当前及未来面临的主要问题。开展大容量风电系统研究，创新并网技术和最大风能捕获技术，以及发展海上风电场技术可以很好地解决风电发展瓶颈，对于推动风电产业可持续发展、适应国家能源结构调整需求具有重要意义。
参考文献
[1]王蕾.光伏、风电的福音:新能源大规模并网难题被攻克![J].新能源经贸观察,2018,Z1:123-124.
[2]张磊,王璞,戴林斌.风电新能源并网影响及对策—以郴州电网西部供电区为例[J].工业技术创新,2017,0403:123-127.
[3]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.
论文作者:朱清华
论文发表刊物:《电力设备》2019年第20期
论文发表时间:2020/3/16
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