能源互联网背景下风力发电关键技术研究崔春宇--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崔春宇

发表时间：2020/7/2 来源：《电力设备》2020年第5期作者：崔春宇高宇宽

[导读] 摘要：风力发电技术是一种具有广阔发展前景的清洁能源技术，我国某些风能资源较为丰富的省份多建有大功率的风力发电机。

        （江苏龙源风力发电有限公司江苏南通 226100）
        摘要：风力发电技术是一种具有广阔发展前景的清洁能源技术，我国某些风能资源较为丰富的省份多建有大功率的风力发电机。为实现风电与能源互联网的有机结合，文章从能源互联网的定义及发展入手，构想出一种解决能源互联网与风力发电相结合的方案，并探究能源互联网与风力发电相结合的主要技术问题，为相关人员提供借鉴意义。
        关键词：风力发电；能源互联网；技术
        为进一步发展风力发电技术，增加清洁能源使用比例，国内的风机装机容量逐渐提升。据数据资料显示，我国风电机组总装机容量已位居世界首位，占全球风电装机总容量的十分之一。依据国家能源局计划，我国将以10年为单位，逐步拓展清洁能源的使用占比，至2030年，国内计划将清洁能源使用占比拓展至总能源使用的20%。由此可见，风电技术及风电产业在未来阶段具有极大的发展空间。但目前的风电技术及风电自身仍存在某些缺陷，例如：无法保证电能的持续供给，电能易出现波动以及相关控制问题，这些未解决的问题必然会影响到能源互联网的发展。因此，研究风电技术对于能源互联网发展具有重要意义。
        1能源互联网的主要特点及功能
        1.1能源互联网的主要特点
        能源互联网主要以电网为基础，利用先进的信息技术提升电能的使用效率，主要特点如下：第一，电能稳定调控。在新能源发电领域中，多数新能源发电技术难以保持电能的稳定供应，为将新能源发电技术产生的电能并入电网，电网系统需利用大数据技术分析电能的正稳定情况及峰值波动问题，以保证电网运行稳定。为此，有效解决电能稳定调控问题的能源管理平台已成为能源互联网的主要组成部分之一；第二，电能产量调控。传统电网可以调节发电厂产能的方式实现供需平衡，而风力发电受到环境因素影响，难以保证发电工作的规律性，为此，能源互联网需具备风电电能产量调控功能，以维持电网的稳定运行。
        1.2能源互联网的主要功能
        能源互联网的主要功能如下：第一，发电端的自动化通断连接功能。能源互联网可凭借传感器感知发电端的整体输出功率变化，对发电端实现自动化通断连接。由于风力发电的不稳定性，在无电力输出时，能源互联网可自行断开风力发电端、恢复发电时，通过数据感知实现自动连接。第二；电能的储存与调用；能源互联网可依据用电需求自行调整电网输出；在发电侧断开时，自行储存调配电能，实现电能利用的多元化特点，提升风能的使用效率。
        2风电与能源互联网结合的主要技术
        2.1监控及预测技术
        风电监控技术是与能源互联网实现对接的主要技术之一，建设风电监控系统，可对风电站的整体运行情况可进行实施监控，明确风电场风机工作状态，为并入电网提供数据支持。风电预测技术的功能主要为预测风电场的整体输出功率，明确发电端的未来的整体走势，为维持电网稳定运行提供依据。通过“发电率”预测法可对风电场的整体发电量进行精确预测，并依据供电需求实时调控风电机组发电量。
        2.2风机产能控制
        在明确风电运行状态与产能预测走向后，能源电网可依据数据分析系统自行调控风机的实际产能。要实现风机控制自动化的主要技术有以下三类：
        第一，选择合适的风机。风机的种类直接影响到，风电场发电的经济效益，风机的种类应对应当地风况，以确保风机整体的使用效果、发电成本与风电场的规划目标吻合。目前，在国内风电场应用较为广泛的风机有双馈风机与直驱风机。两类风机差异如下：在发电效果方面，低风速环境中的直驱风机相较于双馈风机展现出更好的适应性，可产出更多电能。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

但直驱风机受限于变频器的限制，在高风速时，整体发电效果相较双馈风机较差，两者的发电总量相近；在功率负荷方面，直驱风机适用于低风速环境中的高负荷电网，在高风速环境中，适用于低负荷电网；双馈风机适用于低风速环境中的高负荷电网，在高风速环境中，可应用于高负荷电网中。
        第二，周期性维修计划。要实现风电并入能源互联网，需确保风机的整体运行稳定性，为此，技术人员应为风机制定周期性的维护计划，依据风机整体结构、使用环境、各部件设计使用寿命，对风机整体进行周期性检查，以保证风机长期处于稳定的运行状态。在实际应用过程中，风电厂调度员可依据实际情况电网的实际负荷状态对风机进行实时调整，以满足电网负荷的实际需求。
        第三，负荷调度。工作人员应依据传感器反馈的风场数据及电网的调度需求，合理地调整电网调度系统中的负荷值，同时，要依据风机的型号及检修周期安排，制定差异化的调度方案，在维持发电量的基础上，保证风机自身的运行稳定。在设计风机调度方案的过程中，需按照下列步骤进行：第一，选择符合电网符合调度的风电机组；第二，派出工作小组检测风电机组的整体功率稳定情况；第三，依据相关要求拟定多重调度方案，明确各类方案的具体特点。
        2.3清洁能源储能技术
        依据数据统计资料显示，我国在光能、风能等再生能源中浪费的发电总量近千亿千瓦时，其中浪费的风能发电量占据新能源发电总量的三分之一。为提升我国风能利用率，电力企业应大力发展电力储能技术，在满足预定电力使用需求的前提下，储存大量弃用电能，以满足电网调度的不时之需。风力发电的特点是无法形成连续性，且发电过程中具备一定的波动性，此种特性不利于风电并入能源互联网中，因此，电力企业发展储能技术不仅增强可再生发电系统的稳定性，还可显著减少可再生电能的浪费问题。
        2.4并网接口技术
        要将风能并入能源互联网中，电力企业需在电网中设置连接电厂、用户、能源互联网的互联接口。设置标准化的并网接口有助于能源互联网的与多项新能源发电技术的融合，是维持电厂与用户间供电稳定的必要条件。能源互联网接口技术在国内仍处于初步发展状态，缺少必要的接口标准规范，但参考互联网接口标准可明确能源互联网的基本要求，具体如下：第一，设置自动化的发电端通断接口。将各个发电端作为能源互联网的基础组成模块，利用自动化通断接口，实现发电端的及时通断操作；第二，可分层管理运行数据与电能调配数据。解决能力数据与信息数据交互、共享、处理等问题；第三，可自动识别用户需求与用户地址。依靠似于互联网搜索引擎的方式，准确确定用户的能源需求及所处位置，并实现自动化电能调度；
        3结束语
        在化石能源逐渐枯竭的背景下，发展新能源技术势在必行。近些年，我国在风电技术的发展及建设领域投入较大资源，使国内的风电装机容量跃居世界第一位，但国内在高效利用风能发电以及能源互联网高效分配风电方面，仍然存在技术瓶颈。要高效地利用风能，科研人员还需在能源互联网及风电并网领域中研发新技术，以确保风电并网的稳定性。
        参考文献：
        [1]施泉生,丁建勇,晏伟.能源互联网中基于电转气消纳风电的综合效益测算研究[J].智慧电力,2019,47(09):45-51.
        [2]余思钧,许鸣吉,潘冬东,武昀弢,施一鸣.能源互联网背景下电气互联系统的削峰填谷调度方法[J].电气时代,2019(08):39-41.
        [3]阎平,陈昉,杜战朝,王承民.能源互联网背景下的两阶段风电有功功率控制[J/OL].电测与仪表:1-9[2020-04-30].http://kns-cnki-net.wvpn.ncu.edu.cn/kcms/detail/23.1202.th.20190612.1531.004.html.
        [4]刘振亚.深入学习贯彻习近平总书记重要指示精神推动我国能源电力转型与高质量发展[J].中国电力企业管理,2019(10):11-19.