中国风电利用技术现状及其前景分析

中国风电利用技术现状及其前景分析

周杨

中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司 贵州贵阳 550081

摘要：现如今，随着我国经济的飞速发展，以及社会的不断进步，我国风电发展取得了举世瞩目的成绩，风电装机规模和发电量仅次于煤电和水电，正在实现从补充电源向替代电源的转变，未来有望在能源发展中占主导地位。为实现未来我国高比例新能源发展目标，促进风电可持续发展。

关键词：风电利用技术；现状；前景

引言

现如今，环境与能源问题属于全球可持续发展中面临的最主要的两方面问题，开发利用可再生能源，降低污染，保护环境，已经成为全球关注的重点。风能是经由太阳能所转化而来的，不仅属于可再生资源，使用中还不会排放破坏生态环境的气体，属于绿色可再生能源。由此可见，研究开发风电技术推动可再生能源的利用有着十分重要的现实意义。

1我国风电利用技术现状

1.1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。

1.3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。在风电供暖方面，国内已经在吉林、新疆、内蒙古等地开展了风电清洁供热示范项目。风电供暖理论也逐渐完善，目前国内已经建立了调度模型，并用于储热提升风电消纳的规划设计，如在电供热系统中加入2000MW·h的储热装置，可将弃风电量减小为1813MW·h。但是风电供暖的热–电协调优化调度技术方面仍存在不足，同时弃风供暖的经济效益欠佳，现有弃风供暖运行和结算模式对弃风供暖的经济效益计算结果表明，风电采暖不利于其他风电场和电网经济效益，同时随着电采暖比重增加，绑定风电场和电采暖联合利益、四方主体总利益以及全社会碳减排量均减小，利益甚至为负。

1.3分布式接入与控制技术

有序接入、协调控制和能量优化管理是未来风电分布式利用的关键问题，通过分布式发电运行集中监视与运行控制技术、基于区域分布式发电的虚拟电厂的能量管理技术，以及多微电网的集群协调控制技术等方面研究，实现未来分布式供电与微电网向即插即用、高效运行、灵活互动方向发展。研究分布式发电运行集中监视与控制技术，建立相应的集中监控平台和运行管理系统，采取多种形式在分布式发电与监控中心之间建立稳定的通信联系。在对分布式发电进行远程监控的基础上，通过多元分布式发电接入的双向自适应保护及控制技术、基于多分布式发电/储能及微电网的供电网络快速重构技术、多能联供交直流混合的协调控制与智能化调度技术、分布式发电与微能网群控群调技术和多元化用户互动技术等，破解多元分布式发电安全接入与微电网控制难题，实现分布式能源灵活高效利用，有力支撑我国分布式能源发展。

2我国风电利用技术的发展前景

2.1风电开发场景多样化

海上风电将进入黄金发展时期。海上风电风资源丰富，风速稳定，湍流小，环境影响小。通过近几年的试水，我国海上风电技术逐步成熟，产业链不断进步，工程施工和售后维护等多个环节得到了一定进步，我国已进入规模化开发时期。根据国家在广东、福建、江苏等地区的海上风电开发计划可知，我国海上风电即将进入黄金发展时期。(2)分散式风电即将产生明显的经济效益。由于“弃风”、“消纳”等多种问题的驱使，陆地风电逐步从规模化集中式发展向分散式多点开发模式转变。加上分散式风电所特有的分散式属性，未来将会得到更好的市场机会。(3)海外市场将得到进一步开拓。目前，我国已经有7家栖身于世界15强的风电机组装备企业。我国政府对外开放的力度进一步加大，“一带一路”在有效推进，这些变化必将带来一定的海外市场，不仅会带来经济效益，也会对技术的进一步发展起到一定的积极作用。(4)特殊区域风电市场将进一步开拓。近几年，低风速风电机组发展比较迅速。我国风电企业通过引进消化吸收后的再创新，在低风速条件和恶劣环境条件下的风电机组开发方面取得了突破性进展，处于全球领先地位。国内外特殊区域的风电市场潜力必将得到更大的空间。

2.2风电运维将进入黄金时期

技术、人才、资金和物资一直是风电行业发展面临的难题。互联网+工业基本上已经很成熟，但互联网思维如何注入到风电，尤其是风电运维上面，依此达到运维性价比上的“质”的提升已经引起有关各方的高度关注。截至2018年，国内风电机组总数已超过11万台，数量巨大，风电机组的运维是个大市场，我国风电已经进入风电场建设和风电场运维并驾齐驱的时代。风电运维可以注入的内容很多，现代物流技术对风电物资管理的影响，数字化/智能化技术对风电场运维模式、节能增效和电量提升的影响，智能监控、智能运维、故障智能诊断和预警即将发挥更大作用，5G技术、VＲ技术对人才培训的影响等都需要进一步挖掘和探索。

结束语

本文阐述了目前我国风电利用方面的现状及存在的问题，并提出了未来风电高效利用的关键技术：大规模风电并网集群控制与优化调度技术、大规模海上风电并网技术、风电综合利用技术、能源互联网下多能互补技术、即插即用灵活控制的分布式接入技术等。最后从风电与大能源电力系统发展、市场机制建立、行业管理和技术标准制定等方面提出了促进风电高效利用的相关建议。

参考文献

[1]香小敏，曾乐民，陈茂濠．开发风电技术，促进可再生能源的利用[J]．科技管理研究，2018，27（8）：64-66．

[2]白建华，辛颂旭，等．中国风电开发消纳及输送相关重大问题研究[J]．电网与清洁能源，2018，26（1）：14-17．

[3]沈宏，耿超，刘楠，等．国内外风电产业现状及其发展前景[J]．河南科技学院学报（自然科学版），2017，34（1）：88-89．

[4]费智，符平．我国风电发展的态势分析与对策建议[J]．科技进步与对策，2018，28（10）：65-68．