风电新能源发展与并网技术研究

风电新能源发展与并网技术研究

明玉欣

中冶武勘工程技术有限公司 湖北省武汉市430000

摘要：风电是一种洁净度较高的新能源，以风能为基础，借助机械转化装置形成电能，再利用并网技术将电能输入电网中，提供给使用者。与传统能源相比，风能几乎可无限再生，且纯净无污染，是当前以及未来能源应用、发展的重要目标之一，这也要求做好电新能源发展现状及并网技术研究。新形势下，我国对社会绿色化发展、可持续建设的重视度更高，加强风电新能源研究也更显必要。

关键词：风电新能源；并网技术；有效应用

1 风力发电系统的构成

风力发电系统主要是由风力发电机组、变频器、并网控制器、逆变器等部件组成，各个部件都有特定的功能。其中，风力发电机组是核心部件，经由叶轮将风能转化为机械能，然后驱动发电机产生电能；变频器用于调节风力发电机组的转速，以保持最佳发电效率，降低系统运行能耗；逆变器负责将风力发电机组产生的直流电转换为交流电，为家用电器的正常使用供应电能；并网控制器负责将风力发电系统与电网连接，将产生的电能源源不断地输送至电网，传输给千家万户。

2 新时期新能源风力发电技术的应用价值

2.1 经济性价值明显

人们对风能的使用可追溯至古时候，随着近年来人们对风能重视程度的提高，风能利用技术得到了快速的发展并在发电领域得到了较好的应用。目前在我国一些风能密度较大的地区，风力发电的成本已经接近于传统火力发电的成本，因而其经济性得到了显著的提高，并且随着风力发电能力的提高，其建设与运行成本还将进一步的降低。

2.2 环保性好

风能是一种可再生的清洁能源，通过加大风能利用技术的研发力度来提高风能的利用率，可以减少化石能源的使用量，进而改善传统能源使用造成的环境污染问题。随着近年来国家大力推广风能利用技术的应用，并从宏观政策层面降低煤炭资源的使用量，我国环境情况得到了显著的改善。

3 风电并网技术的现状

目前，风电并网技术已经取得了显著的进展，包括风电场的集中控制系统、风力发电机的变频器技术、以及电网适应性的增强措施等。这些技术的发展不仅提升了风电的并网效率，也增强了电网对风电输出波动的调节能力，为风电的大规模利用和可持续发展奠定了基础。尽管风电并网技术已取得进展，但仍面临多项挑战。风电的间歇性和不可预测性对电网的稳定性和调度策略提出了更高要求，需要更为精确的风电预测技术和灵活的电网管理机制。随着风电装机容量的持续增加，电网承载能力的提升、并网设备的优化以及电能质量的控制成为关键问题。此外，技术标准和法规的不统一也限制了风电并网技术的进一步发展和应用。因此，解决这些挑战需要技术创新、体制机制改革以及国际合作的共同努力。

4 提升风电并网效率和稳定性的关键技术

提升风电并网效率的关键技术主要包括高效的功率转换器、先进的控制策略以及优化的电力系统集成方案。功率转换器技术的进步使得风电系统能够在更宽的风速范围内有效工作，同时提高了能量转换的效率和系统的可靠性。这些转换器能够确保风电机组产生的交流电质量满足电网接入的要求，包括频率和电压的稳定。先进的控制策略，如基于预测的控制方法和实时数据分析，可以优化风力发电机的响应，提高对电网需求变化的适应性，从而提高并网效率。此外，电力系统集成方案的优化，包括风电场与电网的协调运行、虚拟电厂技术的应用，以及与其他类型可再生能源的互补，均有助于提升整个系统的并网效率和稳定性。这些技术的综合应用，不仅可以最大化风电资源的利用，还能保障电力系统的稳定运行，为实现清洁能源的大规模并网提供了技术支撑。增强风电并网稳定性的技术涉及多个方面，包括先进的电网支撑技术、动态电网分析与管理工具以及能量储存系统的集成。电网支撑技术，如柔性交流输电系统（FACTS）和高压直流输电（HVDC）技术，通过提供快速、灵活的电网调节能力，帮助电网有效应对风电输出的波动，维持电网频率和电压的稳定。动态电网分析工具能够实时监测电网状态，预测潜在的不稳定因素，为电网运营提供决策支持，从而提前采取措施避免系统失稳。能量储存系统，尤其是大规模电池储能，通过在风能过剩时储存多余的电能，在风能不足时释放电能，为电网提供必要的调节服务，增强系统的稳定性和可靠性。

5 风电新能源的发展策略

5.1 落实风电电源系统优化

在风力发电的过程中，电力的产出会发生波动，这种电压的异常现象主要是由于风能的不稳定性导致的机械能的转变不均匀。因此，通过分析如何有效地提高风力发电的稳定性，并实施风力发电的电源系统的优化，这是一个有效的改进方案。在实际执行过程中，通过优化系统，让系统能够智能地管理其电源的储存和释放情况。例如，当风力较强时，会为电源进行充电，同时也会停止对风轮机的电力释放。当风力减弱时，风轮机的转速会相应降低，会通过系统的调节来为风轮机提供电力以保证其正常运作。通过这种方式，可以确保风力发电设备的运行速度稳定且可信赖，从而实现电力生成的稳定，同时也能有效地提高风力发电设备的使用效率。这样做不仅能确保风力发电新能源和并网技术的安全稳定进步，还能增强风力发电设备对电力系统运营的真正支持。

5.2 建立以储能为核心的多能互补能源体系

目前，我国正在积极进行能源结构优化转型单一的能源品种，利用受多种因素影响，无法更好的满足当下社会发展对能源的需求。另一方面，不同能源系统之间存在一定的差异性，各系统中，各类能源供给之间容易出现缺乏协调能源率较低等诸多问题，这就需要有调峰、调频、辅助服务等多种储能技术进行支撑，才能够达到能源应用的最大化效果。就电力领域而言，通过风能、光能、水能以及火力发电储能等多种方式实现电力能源的存储，可以充分发挥各种电能的优势，并且实现资源之间的取长补短紧密互动，这样不仅可以为新能源提供调峰调压，提升新能源发电的消纳能力，更能够增加新能源应用的比重。这还可以降低传统火电的高污染，高消耗问题，因此，能够更好地优化能源资源结构，为降低环境污染提供强大的助力。

5.3 合理确定风电机组类型

风电场选定电机时，需要考虑众多因素，如安装、交通、地形、水文气象、风资源等，选择质量稳定、发电效率高的风电机组具有现实意义。当前我国风电制造厂家具有技术成熟、信誉好、实力强等特点，其设备可利用率、风机可靠性上均可得到保障，选择风电机组类型时，可结合当地的风资源，充分利用风能。风电场开发后需要较长时间，方可体现其效益，多种因素均会影响项目的收益。考虑收益时，应从原本的仅关注初期成本变为关注生命周期的平均成本，不断降低维护成本，延长生命收起，提高发电量。本地的风速水平较低、其他条件均一致时，风速转化率越高，切入风速越低，发电总量便越高，选择直驱型风电机组的优势更明显。直驱型风电机组的维护成本较低，不会对电网带来过大的冲击，当建设资金支持时，应选择直驱型风电机组。

6 结束语

总的来说，科技的飞速进步使得众多尖端技术被广泛应用于各个领域的发展。风能作为当前应用最为普遍的新型能源，已经引起了大众的广泛关注。然而，在传统的电力发电过程中，仍然存在一系列问题，这些问题严重阻碍了新能源的完善和发展，特别是对输电网的安全和运行产生了显著影响。因此，在电力网络的运行过程中，相关的技术专家必须深度探讨这个问题，并实施适当的改进方案来解决。

参考文献：

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