关于风电新能源发展与并网技术的探究

关于风电新能源发展与并网技术的探究

王圆

国家电投新疆能源化工集团达坂城风电有限公司，新疆 乌鲁木齐 830000

摘要：风电是一种利用风能转化为电能的可再生能源，具有清洁、低碳、无污染等优点。随着风电装机容量的不断增加，风电并网技术也面临着新的挑战和机遇。本文将从风电新能源发展的现状和趋势，风电新能源发展中存在的主要问题，以及风电并网技术的优化策略三个方面进行分析，并举例探讨。

关键词：风电新能源；并网技术；优化策略

引言

风电是一种利用风能转化为电能的可再生能源，具有清洁、低碳、无污染、无耗竭等优点，是实现“双碳”目标的重要支撑。然而，风电的发展也面临着诸多挑战，如风能资源的时空分布不均、风电功率的波动性和随机性、风电并网对电力系统的影响等。因此，需要不断优化风电并网技术，提高风电的并网能力和消纳能力，保障风电的安全、稳定和经济运行。

一、风电新能源发展的现状和未来趋势

风电新能源发展经历了从陆上风电到海上风电，从集中式风电到分布式风电，从单一型风电到多元型风电的转变。根据国际能源署（IEA）的报告，2020年全球风电装机容量达到了651GW，占全球可再生能源发电比重的24%。预计到2030年，全球风电装机容量将达到2000GW，占全球可再生能源发电比重的34%。其中，海上风电、分布式风电和多元型风电将成为未来风电新能源发展的主要方向[1]。

（一）海上风电

海上风电是指在海洋或近海地区建设的风力发电设施，相比于陆上风电，具有更高的可利用率、更大的规模、更低的环境影响等优势。目前，全球海上风电装机容量约为30GW，主要集中在欧洲、中国和美国等地区。预计到2030年，全球海上风电装机容量将达到300GW，占全球风电装机容量的15%。

（二）分布式风电

分布式风电是指在用户侧或配网侧建设的小型或微型的风力发电设施，相比于集中式风电，具有更灵活的布局、更高的自给自足率、更低的线损和网损等优势。目前，全球分布式风电装机容量约为10GW，主要集中在欧洲、中国和印度等地区。预计到2030年，全球分布式风电装机容量将达到100GW，占全球风电装机容量的5%。

（三）多元型风电

多元型风电是指将风力发电与其他能源或技术相结合的综合利用方式，例如风光互补、风储互补、海上浮动式风力发电等。相比于单一型风电，具有更高的稳定性、可靠性、经济性等优势。目前，全球多元型风电装机容量约为20GW，主要集中在欧洲、中国和澳大利亚等地区。预计到2030年，全球多元型风电装机容量将达到200GW，占全球风电装机容量的10%。

随着技术进步和政策支持，未来十年内，全球风电新能源将保持快速增长的态势，并呈现出多样化和多层次化的特征。

二、风电新能源发展中存在的主要问题

（一）风电资源分布不均，与负荷需求不匹配

风电资源主要分布在“三北”地区，而能源需求主要集中在东部沿海和一些内陆省份。这导致了风电的输送和消纳困难，造成了大量的弃风现象。据统计，2022年前11个月，全国弃风电量达到了116.7亿千瓦时，占全国风电发电量的5.5%。

（二）风电技术水平有待提高，影响了风电的稳定性和安全性

风电是一种受气候和地形影响较大的间歇性能源，其发电量难以预测和调节，容易引起电网的波动和失稳。此外，风机、变流器等设备的质量和可靠性也存在一定的差距，容易出现故障和事故。例如，2021年9月，甘肃省某市发生了一起风机断裂坠落的事故，造成3人死亡[2]。

（三）风电政策法规不完善，制约了风电的市场化发展

目前，我国风电仍然主要依靠政府的补贴和保障机制来推动发展，但这也带来了一些问题，如补贴资金缺口、补贴标准不统一、补贴退出机制不明确等。同时，我国还缺乏统一的风电规划、标准、监管等法规体系，导致了风电项目的审批、建设、并网、运营等环节存在诸多障碍和不确定性。

三、风电新能源发展与并网技术的优化策略

（一）提高风电系统的自身技术水平

风电系统包括风机、变流器、控制器等设备，其技术水平直接影响着风电的质量和效率。为了提高风电系统的自身技术水平，需要不断研发和推广高效、可靠、智能的设备，如大兆瓦级风机、高压直流变流器、智能控制器等，以适应不同的风能资源条件和并网要求。同时，需要加强风电系统的运维管理，实现远程监测、故障诊断、预防性维护等功能，提高风电系统的可用性和寿命[3]。

（二）加强风电与电力系统的协调配合

风电与电力系统之间存在着复杂的相互作用，如风电功率波动会引起电网频率和电压波动，而电网故障会导致风电跳闸或低电压穿越等问题。为了加强风电与电力系统的协调配合，需要采取以下措施：一是建立合理的风电接入标准和规范，明确风电对于电力系统的技术要求和责任义务，如功率调节、无功支持、低电压穿越等；二是完善风电预测和调度技术，利用先进的数学模型和大数据分析方法，提高对于未来一段时间内风电功率变化趋势的准确预测，为调度决策提供科学依据；三是增强电力系统的灵活性和鲁棒性，通过建设抽水蓄能、天然气发电等调峰设备，以及优化调度运行方式，增加对于风电功率波动的消纳能力和应对突发事件的抵御能力

[4]。

（三）推进多元化和区域化的风电开发模式

我国拥有丰富而多样的风能资源，分布在“三北”地区、西南地区、中东部地区和沿海地区等不同区域。为了充分利用我国各地区的风能资源，需要推进多元化和区域化的风电开发模式，即根据不同地区的风能资源特点、电力负荷特点、电网条件等因素，制定合适的风电开发规划和建设方案，实现风电的就地就近消纳或者远距离外送[5]。例如，在“三北”地区，可以建设大型陆上风电基地，并通过高压直流输电线路将风电外送至负荷中心；在沿海地区，可以开发海上风电，并通过海底电缆或者陆上输电线路将风电送入附近的电网；在中东部和南方地区，可以推广分散式风电，并通过微网或者配电网将风电就地消纳[6]。

（四）促进风电与其他新能源的互补发展

风能资源与其他可再生能源资源，如太阳能、水能、生物质能等，往往具有互补性，即在时间上或空间上可以相互弥补。为了促进风电与其他新能源的互补发展，需要采取以下措施：一是建设多能互补综合基地，如风光互补、水火互济等，利用不同新能源的协同效应，提高新能源的整体利用效率和稳定性；二是发展储能技术，如电池储能、热储能、氢储能等，利用储能设备将多余的新能源转化为其他形式的能量进行储存，以备后用或者出售；三是实施需求响应管理，如动态定价、需求侧响应等，利用市场机制和信息技术，引导用户根据新能源的供需变化调整用电行为，增加新能源的消纳空间。

四、结语

综上所述，风电新能源具有清洁、可再生、分布式和经济等主要特点和优势，并在全球范围内得到了广泛的应用和发展，风电新能源也是未来能源转型和低碳发展的重要支撑和推动力。以上即是本文对于风电新能源发展与并网技术的探究和分析，希望本文对于读者有所帮助和启发。

参考文献：

[1]黄志军.风电新能源的现状与发展策略[J].电子技术,2023,52(01):292-293.

[2]鲍祺龙.现阶段风电新能源于并网技术运行分析[J].价值工程,2022,41(34):48-50.

[3]唐珉,张文宝,刘建刚.风电新能源的并网技术分析[J].集成电路应用,2022,39(09):122-123.

[4]齐博.浅谈风电新能源发展现状及开发利用的策略[N]. 科学导报,2022-08-12(B02).

[5]高贺,樊燕明,吴美玲.风电新能源设备运维管理系统研究[J].中国设备工程,2022(12):12-14.

[6]王建强.风电新能源发展现状及技术发展前景研究[J].智慧中国,2021(06):92-93.