风电场中节能减排分析及节能研究

曹永强

【摘要】风能资源是一种清洁、无污染的可再生能源，风力发电是技术最成熟的新能源，风能的广泛利用可极大地减少一次能源的利用，从而降低一次能源开发而造成的污染物排放、毁坏植被、影响生态等环境问题。在如今全球环境保护问题越来越突出的情况下，充分利用可再生资源发电特别是风能，不仅减少烟尘、SO2、温室气体、废水等排放，降低生态影响等方面具有非常重要意义。

【关键词】风电场；节能减排；分析；节能

节能问题一直是我国发展国民经济的一项长远战略方针。风电场作为一种清洁的可再生能源，其应用就是对传统能源的节约。我国具体国情和实际情况，综合利用各种节能技术措施，趋利避害，选择经济合理的节能方案，必定可以获得显著的节能效果。随着人类社会的发展，对于能源的需求量日益增加，开发绿色可再生的清洁能源越来越受到人们的重视。然而石油、煤炭等自然资源的储量毕竟有限，属于不可再生资源，而且使用时会对自然环境造成很大的污染。风力发电作为绿色可再生能源中技术最成熟、发展最快的新能源能源，不仅能够帮助解决人类的能源需求问题，更加具有规模开发条件和商业开发价值，受到世界各国的重视。并网发电技术是目前应用的范围非常广泛的风力发电技术，其技术水平的发展程度，对风力发电项目的长远发展具有重要意义。

1、并网技术在风力发电中的作用

风力发电是一项技术要求很高的综合性工程，涉及了空气动力学、电机学、自动控制等多个学科技术，运用专属的风力发电机组，将空气动力转化为电磁性电流，通过机械手段实现了风力向电力的转变。风能是一种可再生的、经济性的能源，对于缓解全球能源危机具有重要作用。

并网发电技术的主要就是指能够和公共电网并联实现风力发电的技术，一般将整套的技术称为并网型风力发电系统。这套理论的研究对象包括风力发电机组的研制与运行控制，将风能向电能转化的科学理论，以及具体的实施步骤。其工作原理是通过风力吹动叶轮机上的叶轮片，使叶轮片发生转动，从而实现了风能向机械动能的转化，在叶轮转动的时候会带动发电机组运行，这样又将机械能转化为电能进行发电，这就是风力发电的基本原理。现在随着电子科学技术的发展，并网风力发电技术也处于不断更新换代当中，并网控制技术日趋成熟，很多的大型并网风力发电机组被不断研制出来。

2、常用的几种并网发电方式

2.1 直接并网发电

直接并网发电需要发电机和电网的相序要基本一致，如果异步发电机的旋转速度可以达到同步发电机的90%以上，那么在发电机中就可以现实自动的并网发电了。采用并网发电的风力发电机组都配备有测速设备，通过通信系统控制系统实现自动并网。

2.2 降压并网发电

降压并网发电模式要求风力发电机组同电网之间使用串联的电阻、变压器和电抗器。以来降低并网发电过程中，电流对机组设备的强大冲击力，减缓电压下降的速度。但是当风力发电机组处于正常的工作状态下时，应当将相应的电阻元件隔离，否则会加大电能损耗。

3、风力并网发电技术应用过程中存在的问题

运用并网发电技术可以有效的提高风力发电对电网的供电能力，但是同样也应该电力行业的市场竞争机制，因为风力发电常常要依靠有利的天气，带有一定的随机性。所以在完成辅助供电之外，在风力发电机组功能范围内，还可以进行电网中电压调节、电线负荷监控和频率掌控等操作，提高机组的使用效率。并且需要更加全面的掌控好影響风力发电的因素，进行有效的调节，保证风力发电的质量。另外，因为在并网发电机组中设有很多个异步发电机，这容易对风力发电厂的电压参数构成影响。由此会使异步发电机收到更多的无功功率，导致并网发电机组的电容器组下降，这就要求电网发电后期还要进行功率补偿。

4、提高并网技术在风力发电中的作用性分析

4.1 促进风力发电并网技术电源结构的优化设计

首先，风力发电的并网电源结构优化，提高电网的抗干扰能力，应该继续巩固水电和火电的电力供应构成比例，从目前的电能供应情况看，火电与水电还是承担着供应社会用电的主要角色，在并网发电过程中，应该给风力发电一定的缓和空间，使风力发电的相关配套设备、装置电源的结构得到逐步优化。

其次，由于我国地域广阔，地形复杂，风力资源和水资源的分布并不均衡，那么在一些水资源匮乏的地区发展风力发电自然是好的，但是在发展建设风力发电并网运行过程中，必须建设有一定规模的火电厂，用以弥补风力发电电源结构的产能问题。尤其是在一些负荷峰谷参数很大的地区，倘若安装的风电并网机组装机容量过大，那就一定要通过调峰手段使发电量和用电量处于合理的区间，保障电源的正常工作。

4.2 加强并网技术与最大风能捕捉技术的研究

风力发电并网技术主要包括风电的并网技术和并网后的发电机转速掌控问题。要想提高并网技术的可靠性和故障的克服能力，那就应该加强对电网全功率转换器的研究与控制。现在的并网技术中主要通过变桨距调节和发电机组功率转速的转化调控来对最大风能进行捕捉追踪。经过研究我们发现利用控制发电机组的输出功率来调控其电磁功率是一条经济、可靠的办法，将会成为今后的并网技术最大风能捕捉项目的发展趋势。

5、结语

风力发电作为可再生的清洁能源，对于弥补人类能源需求不足具有积极作用。风力发电并网技术实现了风能向电能转化，使风电可以和火电与水电共同工作，满足人们的生活用电需求。在今后的发展中，大容量的风电机组将不断出现，通过电场协调控制能力的增强，能够推进电网内部的风电容量增长，从而促进电网内部电压和频率的稳定性，确保并网发电的可靠性。相信通过技术手段的持续更新，风力发电并网技术在人类节能环保和能源开发的道路上将会发挥更大的作用。

参考文献：

[1]雷金勇，谢俊，甘德强.分布式发电供能系统能量优化及节能减排效益分析[J].电力系统自动化，2009（23）： 31～32.

[2]范玉宏，张维，韩文长，唐学军.兼顾电力市场竞价的区域电网节能发电调度模型[J].电力系统保护与控制，2009（18）： 69～70.

[3]范玉宏，张维，韩文长，唐学军.区域电网节能发电调度模式研究[J].电力系统保护与控制. 2009（16） ：71～72.