风电新能源发展与并网技术分析与评价探索

杨立业

【摘 要】本文简要概述了风电新能源发展特点：风电场位置偏远、稳定性差，风能能量储存容量不足、密度小，风轮机效率低下，电网无法调度;叙述了风电新能源并网技术：预测风力发电功率、无功补偿方式;评价了风电给电网带来的影响：质量影响、调度与规划影响、系统稳定性。

【关键词】风电新能源;并网技术;无功补偿方式

引言

风力发电已然成为新能源战略中的重要部署，风电新能源产业的发展前景较好，具有良好的发展空间，伴随而来的经济收益相当可观。风电新能源并网技术的创新发展，有利于促进装机国产化、发电规模化、成本降低化。风电新能源在未来发展中会获得财政大力支持，实现环保事业发展。

1.风电新能源的发展

1.1风电场位置偏远、稳定性差

由于风资源分布地具有距离负荷中心较远、网架结构薄弱的特点，导致电网输电能力受到限制，不利于进行风电大规模开发。

风能是不稳定能源，风向与风速具有动态变化性质。风力发电机较难实现被控制与调节，导致风电机发出的电能不够稳定，存在动态变化与波动的问题。

1.2风能能量储存容量不足、密度小

由于风能的蓄电成本高，相比发电不具经济性，导致整个电网蓄电能力不足。风能的储存容量是由输出电量来调节的，输出电量不足，导致储存容量较小，造成蓄电能力较弱的问题。在发电容量相同的情况下，风力发电机的风轮比水轮机大出许多，造成风能能量密度小的问题。

1.3风轮机效率低下

基于风轮机体积较大，输出电较少，蓄电容量小的特点，导致风轮机工作效率低下。其中，垂直轴风轮机的最大工作效率在35%左右，而水平轴风轮机的工作效率不具稳定性，在20%与50%之间。

1.4电网无法调度

基于风能不稳定特质，因此不能依据负荷调度风力发电，给电网调度带来难度。此外，风电机组没有工作人员值班看守，人工调度的可能性太小。如果扩大人力队伍，易造成人力资源成本问题。

2.风电新能源并网技术分析

2.1预测风力发电功率

预测风力发电功率技术用来预测风力发电量，通过提高风电调度性，利用调度电源来实现预测功能。此技术与数字天气预报技术相组合，来提升短期预测的精准度。技术结合的优势有三个方面：其一，利用天气预报预测的数据，获取气温、气压、风向、风速等数据，有利于实现对风能的动态调度;其二，利用风机周边环境的天气数据，将风速、发电机风轮高度与风向的关系计算得出，有利于增加输电量、增强蓄电能力，提高工作效率;其三，利用得出的风速、风向等数据，绘制风机功率曲线，来推算风机发电功率。与天气预报系统相结合的方式，有利于预测风力发电功率工作开展，避免恶劣环境影响预测结果，有效提升预测精准度^[1]。

2.2无功补偿方式

无功补偿方式是促进电压稳定的关键因素，有利于增强风电并网运行稳定性。此技术对于增强异步发电机稳定发电具有重要意义。增强电网稳定性的技术性对策有三种：其一，动态无功补偿，例如，改善静止的补偿器SVC，来提升电厂安全容量。选择补偿器容量时，应对比其调节性能、风电场容量、电网结构等因素，来保障补偿器的工作质量，有效提升电厂安全容量，促进电网稳定发电。其二，利用补偿器来加强电网结构、增加电网功率，来提升风电场安全容量，加强风电系统稳定性。其三，保障系统运行正常，利用低电压风电机组的自动切除功能，来实现对电网稳定性的有效控制。应注意切除范围，避免失去对电网调节控制能力。

3.风电给电网带来的影响

3.1质量影响

第一，闪变。风力发电机启动时会产生强大的冲击电流，如果风速失控，不在自动切除范围时，风机会自动停止运行状态。如若风电场多组风机同时运行，其电流冲击对配电网的质量影响较大。风速具有动态性，虽加以控制，但是风机出力的波动值，正好在电压闪变的发生频率内。因此，风电给电网带来电能闪电的影响。

第二，谐波污染。风电给配电网带来的谐波有两种：其一，是风力发电机自身的电力电子装置，伴随谐波问题。如果电力电子装置中的切频率，与产生谐波的范围值交叉，导致谐波污染。其二，风力发电机的并联补偿，电容器与线路相互作用，电抗谐振，造成波问题。

3.2调度与规划影响

第一，对调度的影响。风电场在实施并网技术后，电网、风电调度容量之间的关系：如果电网调度容量有限，则风电场运行受限;电网出现电场功率波动时，给予风电的电网功率相对减少。因此，风电对电网的调度造成影响，大量消耗调度，造成资源紧张问题。

第二，对电网规划的影响。风电场的建设内容：风力发电机组、风电传输、电网规划等相关内容。由于风力的不稳定性，对配电网的控制与调节增加了难度，导致电网设备投资力度加大，增加配电网的运行成本，影响到电网内部供需结构。由于风电具有密度小、间隙性的特点，导致风电装机比例超出规格，容易造成危险。电网在引入风电建设后，应调整电网规划，建设电网与风电网和谐发展的步调，改换大电网，来适应风电的特点。因此，为实现远距离高效输送电能，优化资源配置，来促进电网的发展，来提高人们生活水平^[2]。

3.3系统稳定性

第一，电压稳定性。降低电网电压稳定性的主要原因：风电场的无功率需求。风电场容量大、无功率控制能力，是影响电压稳定性的关键。影响电压的因素：电网的强弱，风机的类型，风机功率调节技术，无功功率补偿技术等。

第二，頻率稳定性。

风电场容量与系统总容量的占比，是决定风电场对系统频率产生影响的关键。如果风电场容量占比值较大的话，其波动性会加大对电网频率、电能质量造成影响。电网常规机组需要具备较高的频率响应能力，来适应风电的高能波动性，实现对风电的控制与调节，来抑制波动带来的影响。但是对于小型电网而言，风电带来的波动性影响不容小觑。

结论：综上所述，通过对风电新能源特点的分析发现，其中存在大量不足亟需改进;分析并网技术可知，风电新能源具备超强空间，有待进一步开发，来提高大型风电运行的安全与稳定。对于技术上出现的问题提出改善方案，来促进风电产业的良性发展，有利于优化能源结构。

参考文献：

[1]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.

[2]许立仁.风电新能源发展与并网技术分析评价[J].绿色环保建材，2017（06）：8.

（作者单位：黑龙江龙源新能源发展有限公司）