关于新能源发电风力发电技术的探讨 邵向文

发表时间:2020/8/12   来源:《电力设备》2020年第10期   作者:邵向文
[导读] 摘要:随着人们生活质量在不断提高,对于电力的需求在不断加大,风力发电是一种新型的电能生产方式,其优势非常明显。
        (中国华电集团有限公司甘肃公司  甘肃省兰州市  730000)
        摘要:随着人们生活质量在不断提高,对于电力的需求在不断加大,风力发电是一种新型的电能生产方式,其优势非常明显。基于此点,文章从新能源风力发电的技术原理分析入手,论述了新能源风力发电的相关技术,对促进我国风电事业的发展有所帮助。
        关键词:新能源;风力发电;关键技术
        引言
        在《国家能源局关于建立可再生能源开发利用目标引导制度的指导意见》中,为环境问题所呈现出的的能源紧缺、资源耗损趋势,提出了实际指导意见和应对策略,达到刺激可再生能源行业快速发展的目的。目前,全球资源应用与开发严重超出规定指标,传统煤、石油等化石能源带来的发电系统也受到了诸多限制,通过利用新能源转化成电能的方式,保障资源可持续发展效益,这已成为电力领域的重点发展对象,对实践生产活动具备积极作用,值得大力推广与借鉴。
        1风力发电技术应用优势
        风力发电技术的应用有着诸多层面的优势,风力发电技术的应用愈来愈广泛,技术应用中要注重科学化,通信这一新兴技术应用来促进地方经济发展。从风力发电技术的应用优势来看,主要体现在以下几个层面:其一,风力发电技术应用经济性优势。风力发电技术的实际应用过程中,风电电价的下降速度比较快,有的已经接近燃煤的发电成本,在经济效益上已经开始逐渐的凸显。风力发电能力每增加一倍,成本就会下降15%,风电增长保持在30%以上,所以在成本上也在不断的下降。加上风能资源的丰富,在未来的风力发电技术的应用方面,经济性的优势将会更为显著。其二,风电工程建设期短,见效快。风力发电技术的应用发展中,在进行建设风电工程的过程中比较迅速,可通过周、月计算,在短期内就能完成工程,解决用电的急迫需求。风力发电技术的应用,能够对边远农村独立供电发挥积极作用,节约西部地区分散性电力的需求,这样就能有助于满足这些区域人们对能源发展的需要。其三,风电发电技术应用综合优势。从风力发电技术的应用综合优势来看,由于风能是清洁能源,所以不会对生态环境产生不利影响,风能的工程设施建设水平在不断提升,生产成本将会得到进一步的降低,有的区域风力发电成本已经低于发电机的成本。还有就是风能设施是不立体的设施,这对保护陆地生态能起到积极作用,风能的大规模使用能减少二氧化碳排放。这些综合性的技术应用优势,也是对风力发电技术应用质量提升的重要体现。
        2新能源风力发电的关键技术
        2.1风功率预测技术
        风功率预测是风力发电中一项较为重要的技术,由于预测周期和预测模型的不同,预测方法也有所区别,(1)按预测周期分类。由表1可知,按照预测周期的长短不同,可将风电功率预测分为以下几种方法:超短期、短期和中长期,其中,超短期可在风电的实时调度环节进行运用;短期预测可在机组组合以及备用安排方面进行应用;中长期预测可在检修及风资源评测中应用。(2)按预测模型分类。按照预测模型的不同,可将风电功率预测技术分为物理法、统计法以及组合模型三种。①物理法。该方法主要是依据气象结果,对风电场周围的天气情况进行模拟,根据预测到的相关信息,具体包括风向、风速、气压、空气密度等,构建预测模型,结合机组的功率曲线,对风电功率进行预测。由于风速的变化无任何规律可循,所以预测结果常常会存在一定的误差。②统计法。该方法是依托数学工具,找出现有与将要预测数据之间的函数关系,可将之视作为数据挖掘过程,从挖掘中发现规律,获得预测结果。应用统计法对风电功率进行预测时,需要以相应的算法作为支撑,常用的有两种,一种是时间序列算法,另一种是机械学习算法。③组合模型。由于各种预测方法都存在优点和不足,为获得更加准确的预测结果,可将不同的方法结合到一起应用,据此构建组合模型,通过取长补短的方式,提高预测结果的准确性。


        2.2风光互补发电
        太阳能发电会受到环境影响,如阴雨天或是晚上,太阳能发电就会受影响或无效。而风力发电会受风速的影响。将两者结合起来,就能相互弥补彼此的不足,使用范围也将更大。而我国属季风气候区,一般夏季风小,太阳辐射强度大;冬季风大,太阳辐射强度小,风能和太阳能正好可以互相补充。风光互补联合发电系统的优点如下:a.利用太阳能、风能的互补特性,可以获得比较稳定的总输出,进而提高系统供电的稳定性和可靠性;b.在保证同样供电的情况下,可使储能电池的容量大大地减少;c.由风/光系统供电,很少启动备用电源,如柴油发电机等,可以获得较好的社会经济效益。风光互补控制器对光伏电池板、风力发电机转化的电能进行调整和控制,一方面把光伏、风力发电机产生的电能优先供给直流负载或交流负载,另一方面把多余的电能存储到蓄电池组中,当光伏电池板、风力发电机发电不足以供应负载时,蓄电池补充供应负载使用;在充电过程中,控制器要对蓄电池进行限制充电电流、限制充电电压、充满断开保护等控制和保护功能;在放电过程中,控制器又对蓄电池进行过放、过流、过载等保护。所以在风光互补发电系统中,蓄电池的作用非常重要。
        2.3海洋能发电技术
        对于海洋能发电技术,通过海洋内部能量完成供电工作,可有效满足电能应用目标。目前,波浪发电、潮汐发电已成为海洋能发电技术的典型应用,避免地域性、开发利用工作所带来的实际问题(地域性较强),具备清洁无污染、能量丰富等特征,成为新能源开发与应用的实际保障。在海洋能发电技术的应用中,引入深水油气勘探开发装备领域,利用12000m海洋钻井模块、水下生产系统和海洋深水管油立管,开发海洋天然气水合物开采装备,如:应用3000m深配套工程技术装备工程、编制兆瓦级潮流能发电装备技术设计方案,避免发电机组水下密封、低流速启动事故。在广东油尾的振荡水柱式波浪发电工程中,工程设计人员通过压力型、水流型的波浪发电动能收集方式,经由波浪能—机械、液压能的转换,参照潮汐能、海流能、海水温差能的功率需求(满足100kW以上电能),比如:百千瓦级波浪、海流温差能试验项目,投建波浪电能发电站。
        2.4变桨距控制技术
        所谓的变桨距实质就是对桨距角进行调节,通过改变角度的大小,达到调节风电机组输出功率的目的。风电机组在运行的过程中,当输出功率小于额定功率时,在变桨距控制技术下,桨距角会保持在零度位置处不变,此时无须进行调节;如果受到一些外界因素的影响,导致输出功率超过额定功率,调节系统便会按照输出功率的变化情况,对桨距角的大小进行调整,从而使风电机组的输出功率维持在额定功率,此时的控制系统会参与调节,进而形成闭环控制。变桨距控制是一种主动型控制技术,该技术在风电机组中的运用,能够有效克服桨距被动失速调节的缺点。变桨距控制技术还具备如下优点:当风轮开始旋转后,较大的正桨距角能够产生较大的启动力矩,而在停机时,桨距角会维持在90°,由此可使风轮的空转速度达到最小。
        结语
        综上所述,新能源发电技术作为解决环境问题的实际举措,具有高效益、快速率等特征,成为目前国家部门重点倡导的资源开发技术。结合新能源发电技术的发展现状,以“风力发电技术”、“太阳能发电技术”、“海洋能发电技术”、“地热发电技术”等方面为典型应用,通过生物质发电技术、燃料电池发电技术、沼气发电技术的应用实例,满足绿色资源保障实际需求。
        参考文献
        [1]李林致.刍议风力发电的发展现状及趋势[J].中国新通信,2018,20(19):208-209.
        [2]刘伟.新能源发展的电网规划关键技术研究[J].现代国企研究,2018(18):102.
        [3]李雅倩,茹意,何瑶.风力发电中电力电子技术的应用[J].科技风,2018(17):202,211.
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