能源互联网背景下风力发电关键技术研究--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

能源互联网背景下风力发电关键技术研究

发表时间：2020/3/3 来源：《电力设备》2019年第20期作者：卞志彬

[导读] 摘要：本文针对能源互联网的发展，提出了一种风力发电接入能源互联网的方案，在调度电网风电环节，设计出了用于调度风电场的方案。

        (国家电投集团东方新能源股份有限公司衡水分公司河北省衡水市 053000)
        摘要：本文针对能源互联网的发展，提出了一种风力发电接入能源互联网的方案，在调度电网风电环节，设计出了用于调度风电场的方案。分析了风电场在能源互联网中的关键技术，比如风电场实时监控技术、风功率预测技术、储能技术与电能替代技术等，旨为能源互联网背景下风电场与能源互联网的适应发展，提供一定的指导和借鉴。
        关键词：能源互联网；风力发电；关键技术
        前言
        我国风机装机容量正不断扩大，并且占据着全部发电装机容量的9%，居于世界风电第一的位置。为推进风机的稳定发展，不仅要追求速度，还要重视质量，兼顾速度与质量才能实现可持续发展。在能源消费的占比中，非石化能源在一次能源的消费总量在2030年的时候会超出20%。为使这个目标得到实现，在2030年，太阳能发电装机容量将增加至45000万kW,风电装机容量将增加至49000万kW。可见，风力发电是未来的必然发展趋势。因此，下文将针对能源互联网背景下风力发电关键技术展开分析探究。
        1.能源互联网的建设
        从能源互联网需要解决的问题来看，其主要是以现有的电网为技术，而利用可再生能源主要是通过信息技术来实现，继而提供有具有可靠性的技术方案。
        可再生能源发电特征：分布式的可再生能源存在间接性的特点，在进行相关负荷波动情况和电站发电情况的分析预测的时候，都使用了大数据技术，通过大数据技术的应用来实现和保持电网实时的供需平衡性[1]。所以，具有有效性和实时性的互动能量管理平台的建立，是建设能源互联网中的重要内容，也是应用分布式可再生能源的核心。
        配电方式：传统模式下的电网配单主要是以销定产的方式来进行，维持电力运行稳定性主要通过调节发电侧来实现。但是，地理环境会影响到可再生能源，并且还不能确保发电秩序性。所以，实时调控发电侧需要通过能源互联网来实现。
        从发电侧和电网侧来看，能源互联网需要具备的功能：
        发电侧：输出负荷的调控，需要根据电网调压的需求动态来进行。若电网与电站处于拔开状态，可以将发电量储存起来，进而使电能转换得到实现，以此来实现多元能源的相互关联，继而使利用可再生能源的效率得到提高。
        电网侧：发电厂站输出功率的实时调节，电网需要根据实时功率预测系统来进行，以四小可再生资源的高效利用和有效互联。由于季节气候和地理环境的影响，一些发电电站不能实现实时发电，所以需要在发电电站有功率输出的时候将电网进行“接入”，再在没有功率输出的时候从电网的接入端将此电站“拔掉”[2]。
        2.风力发电与能源互联网
        2.1风力场实时监控
        监测变电站和风机的实时出力情况可以通过监控的建立来实现，并且还能有效及时的掌握风电场实时运行的情况。
        2.2风功率预测
        在了解和掌握了风电发电实时的处理情况之后，要针对近期处理情况予以校准，才能进一步确保电力运行的稳定性。应用发电率预测方法，每个小时的情况都可以得到精确的预测，再加上对风机的实时调节控制，使数据信息更加具有科学性。并且，通过风功率预测方法的应用，电厂一天的运行功率走势也会形成，实际功率与预测功率之间所产生的差值，就是调度电网的空间。
        2.3风机运行调控
        2.3.1风机类型
        当风机预测负荷趋势和风电实时负荷趋势的走势形成之后，电网调度进行发电机组的负荷调度可以根据这些关系因素来进行。风机类型和风机检修计划都会使风机调控受到影响。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

不同的风机类型，对于风机发电的风况要求也不一样，发电稳定性、发电经济性、发电成本，以及维护电网的成本和电力适应性，也都会因为不同类型的风机而具有差异性。
        就技术类型而言，现阶段双馈风机和直驱风机是广泛应用的两类风机。而从风机发电量来看，直驱风机的全功率变频特点会提高随风速，若变频器的耗损增大，那么发电量的优势则会随之减少。在高风速的时候，直驱风机技术相较于双馈风机而言，双馈风机技术要更加能达到理想水平[3]。当直驱风机的风速较低的时候，务必要调高电网负荷，但是，若直驱风机处于高风速的时候，需要调低参与电网的负荷调度。当双馈机组的风速较低的时候，需要调低参与电网的负荷，而要是处于高风速的时候，那么就要调高电网的负荷调度。
        2.3.2风机检修计划
        制定风机检修计划具有复杂性和严谨性，必须要考虑到长期使用的主要零部件的磨损情况，还有机组零部件的设计寿命，进行综合分析和考虑之后再来进行检修计划的制定。所以，需要根据实际情况建立出风机设备全生命周期的管理技术。部分快到检修计划的风机，可以优先考虑调低参与到电网的负荷，而要是风机刚结束检修，可以调高参与电网负荷。
        2.3.3电网负荷的调度
        根据机组的预测出来情况与风场的实时出力情况，再与电网所提出的调度需求相结合，将调度负荷数值输入到调度系统中，此时系统会根据风机检修计划和风机类型，输出几种调度方案，有不同的风机参与到不同的方案中，并且还会说明每种调度方案的优点和缺点。设计风电调控方案的步骤分为3步，依次为：⑴进行符合调度条件机组的筛选；⑵预测符合条件机组的风功率；⑶根据调度方案将多种调度方案予以输出，同时说明不同方案各自的额特点。
        在调度负荷的过程中，已经默认满足预测负荷需要进行符负荷需求的调度，不然就不能确保调度的有效性。电网在调高负荷的时候，会针对风功率的预测情况予以综合考虑，并且会给风场发电相应的负荷裕量。
        2.4储能技术和电能替代
        风力发电具有波动性、间歇性、随机性，这些特性会影响到供电质量、运行控制、电网调峰等方面。而发展储能技术一方面可以使电网技能清洁能源的能力得到提升，另外一方面还可以使大规模清洁能源接触所带来的电网安全问题得到解决。电能除了具有存储功能之外，还可以用于电能替代。
        电能替代主要是指理由优质、安全、清洁、高效、便捷的电能代替一次能源，比如天然气、石油、煤炭能。通过这种集中转换的方式，来使燃料的使用效率得到提高，并且还能保证污染物的排放得到减少，清洁能源的使用范围也能得到扩大。正是因为电能可以使多种化石能源得到替代，同时还能转换为其他方式的能源，并且，为了提升控制的紧密性，通过电能替代的方式可以有效将使用清洁能源的效率提高，从而避免风电所出现“弃风”的现象。
        2.5能源路由器
        分布式发电并网和微电网并不能使风不是发电在高渗透率情况下电网的稳定性得到改变，所以增加了能源路由器在供电侧和电网侧之间。在能源互联网中，能源路由器类似互联网路由器，不仅可以交互和控制能源和信息，还是能源互联网中的核心部分。
        结束语
        上文基于能源互联网的背景下，分析了风电场实时监控、风功率预测、风机运行调控、储能技术与电能替代，还有能源路由器这几种风力发电关键技术。我们知道风力发电的发展以及系统的稳定运行，都离不开这些关键技术的应用，工作人员在实际工作过程中，必须要利用监控系统来监测变电站和风机的实时出力情况，同时还要了解电厂的实际运行情况。在进行发电机组的负荷调度的时候，根据相关实际情况来进行，否则会使电网的运行稳定性和安全性受到影响。
        参考文献:
        [1]王韬.能源互联网背景下风力发电关键技术研究[J].电器与能效管理技术,2017(17):67-70.
        [2]李国强,魏大庆,陈国强,等.能源互联网背景下新能源电力系统运营模式及关键技术探讨[J].中国战略新兴产业,2018,No.164(32):47.
        [3]杜锦芬.能源互联网背景下的电力储能技术分析[J].通讯世界,2018,No.334(03):267-268.