风电新能源和并网技术探讨

付小林 顾元利 任晓东 陈碧霞

华北石油管理局有限公司电力分公司 河北省任丘市 062550

风电资源丰富，成本低，开发方便，节能环保，是可再生能源中发展最快的清洁能源，在世界各国得到了广泛开发和应用，发展前景广阔。本文首先简要介绍了我国风力发电技术发展。然后，阐述了风电新能源的特点及其对传统电网的影响。探讨了风电并网技术的发展前景，以促进风电技术的创新、发展和应用。

风电新能源；电网；并网技术；发展趋势

引 言

随着风力发电技术的快速发展，风力发电机组的规模和容量显著增加，越来越多的单机机组逐步投产。虽然这种风能比例的提高可以满足新能源利用的需求，但在应用中也要充分考虑低电压穿越、电网调度规划、频率稳定性和电能质量等问题。因此，本文对风力发电的研究具有重要意义。

1 风电新能源的发展

1.1 风电场位置偏远、稳定性差

风能资源分布远离负荷中心，电网结构薄弱，制约其输送能力，不利于规模化发展。

风能是一种不稳定的能量，风速动态变化。风力发电机难以控制和调节，使得产生的电能不稳定、动态和波动。

1.2 风能能量储存容量不足、密度小

与发电相比，风电储能成本较高且不经济，导致整个电网的储能能力不足。风电存储容量受输出功率调节，但输出功率不足，导致风电机组存储容量较小。当发电量相等时，风力发电机组远大于水轮机组，会导致风能密度低的问题。

1.3 风轮机效率低下

由于其体积大、输出功率小、存储容量小，风力发电机的工作效率不高。在风力发电机组中，垂直轴风力发电机组的最高工作效率约为35%，而水平轴风力发电机组的工作效率在20%至50%之间。

1.4 电网无法调度

风力发电因其不稳定性无法实现负荷分配，给电网调度带来困难。另外没有风机值班，人工调度的可能性很小。如果人事部门扩大，很容易造成人力资源成本的问题。

2 风电新能源并入电网技术应用

2.1 无功补偿和谐波消除技术应用

如何科学应用无功补偿和谐波消除技术，发挥其在风电技术实际应用中的积极作用，是保证风电系统正常运行的关键技术内容。首先，由于传感器的作用，发电系统中的无功功率处于消耗状态。当电流通过电感时，元件将被破坏。通过无功补偿技术，补偿负载输出的无功功率，从而补偿感性负载所需的无功功率，保护电力系统的经济效益。其次，谐波消除技术的应用。风机发电时，谐波的存在会导致电能质量下降。要注意消除谐波，用变频器和电力设备补偿相位和谐波。也可以通过调整电容器组和改变无功功率来降低谐波的影响。或者采用三角形连接来减少谐波量，有利于提高风电技术的应用质量。

2.2 充分研发大容量风电系统

事实上，风电新能源的发展仍然高度依赖自然条件，而中国专注于海上风能利用，这意味着缺乏大容量风力发电系统的研发。我国在风力发电新能源利用方面与许多发达国家存在较大差距，甚至差距越来越大。近年来，我国政府，特别是一些地方政府和机构，对特定的风能环境和地方要求做了大量的研究。此外，随着我国风能的大规模发展，风力发电机组的装机容量也在不断增加。在此基础上，许多具体任务将顺利开展。但这也对技术研究提出了更高的要求，尤其是相关部件和控制子系统的设计。如果重视大容量、高性能、可靠稳定的风电机组的研发，不仅需要完善的研发体系，更需要科学合理的技术体系和专业素质高的技术团队。因此，如何突破风力发电的瓶颈，开发新的风力发电控制和设计技术，是当今世界风力发电领域面临的重大课题。因此，在讨论风力发电新能源的发展前景时，必须提到大容量风力发电系统的研发，这也是目前很多风力发电新能源研究项目的发展方向，也将逐渐成为未来重要的发展方向。

2.3 并网技术以及最大风能捕获技术

风力发电机组和风力发电机组控制系统是风力发电机组的重要组成部分，其功率往往不平衡，对电网的安全性有一定的影响。因此，为了进一步提高风力发电系统的稳定性和可靠性，系统需要应对风力发电系统的故障，相关研究人员需要对并网技术进行深入的研究和分析。同时，风能密度小，对风力发电机组的发电有一定的影响。如何获取更多的风能是未来并网风力发电的重要研究方向。目前，获得风能的最佳途径是调整叶片桨距角，增加风力机转子迎风面积。由于风电并网运行的经济价值、社会价值和可行性，并网技术和最大限度地拦截风能是未来风电发展的首要任务之一。

2.4 现代控制技术的应用

对于风电技术的应用，现代控制技术的应用更为重要，是保证风电技术质量的重要技术内容。一般来说，目前主要有变结构控制技术和鲁棒控制技术。介绍了鲁棒控制技术在风力发电领域的应用。通过机理分析和坐标变换，建立了dq坐标系下三相并网逆变器的数学模型以及功率外环和电流内环的双闭环控制模型，并通过自适应约束求解器参数值的优化实现了对风电系统的控制。利用这些多样化的现代控制技术，对提高风电技术的应用水平具有积极意义。

3 对风电并网性能进行完善的措施

3.1 电力项目工程管理进一步完善

风电工程施工要求高，工作人员必须严格按照工程要求进行施工，深入调查分析发电工程的施工过程和当地实际情况，找出施工过程中出现新问题的根本原因，探索合理的解决方案，确保风电工程施工过程的安全有效，确保施工过程中的工程质量，为社会带来巨大的经济效益。

3.2 优化风电工程建设布局结构

为了更有效地推动我国风电并网的建设和发展，根据我国不同地区的实际情况，在风电并网发电和并网建设过程中实行“闭环结构、开环运行”的模式，可以有效保证电网的稳定运行。根本原因在于电网建设过程中，电网主要处于循环状态，一旦发生线路故障，就会转为放射状。因此，当发生故障时，要及时联系相关人员，合理利用其他线路的开关传递电能，确保电力系统正常运行。确保电力用户不受影响，最大限度避免电力损失，确保电力设备和发电机组安全稳定高效运行。

3.3 降低功率耗损以及电网压力

电网的功率一般分为有功率消耗和无功率消耗两类。通过对风电电网功率损耗的深入研究，通过功率计算可以及时有效地发现电网中的隐患和安全隐患，进一步降低风电电网的功率损耗，降低电力负荷，保证电力设备的使用寿命。因此，为了更好地计算有效功率，需要选择合理的走线路径，以最大的传递量降低阻力压力值，尽可能减少或降低有效功率的损失，保证有效功率传递的效率。对于产生的无用功率，应根据风电场的实际情况，有选择地选用专业变压器负责电场的供电和发电，并有针对性地进行无功补偿。针对目前风力发电新能源和风电并网技术的发展现状，综合利用风能资源进行无功补偿，采用并联电容、同步摄像和静态无功补偿三种方式进行网损和无功补偿。根据电网的基本特点和电网建设的需要，选择一种能够最大限度降低风电场并网运行负荷的建设方案，可以有效降低网损，产生更大的经济效益和社会效益。

4 风电新能源的发展前景

目前，我国已将风能列为新能源战略。就目前的情况来看，我国风电新能源产业前景非常广阔，预计未来将保持一定的发展速度。随着技术的不断创新和进步，将带来巨大的经济效益。随着风电安装国产化，风力发电规模不断扩大，风力发电成本将持续降低。在国家越来越重视环境保护和可持续发展的同时，我们也将加大对清洁能源开发利用的投入。未来，国家将建设更多大型风电新能源项目，并给予相关企业或机构支持。

结束语

简而言之，风电作为一种新能源，近年来受到了广泛的关注和重视。然而，在过去的电力发展过程中，仍然存在许多问题，严重影响了新能源的完善和发展。希望通过本文研究，各从业人员能够对风电新能源和并网技术给予足够的重视，从而有效地解决这现阶段所存在的问题。

参考文献

[1] 郭艳宏. 有关风电新能源发展与并网技术的探讨[J]. 百科论坛电子杂志,2020(8):1111.