风电新能源并入电网应用技术研究

高新亭 王璐

摘要：随着信息时代的来临以及科学技术的不断发展，我国新能源技术的研究水平逐步提升，新能源如何并入电网，保障电网安全性稳定性是目前研究的重点。本文从我国风电新能源技术的发展现状出发，阐述了保障电网安全运行的前提下，风电新能源并入电网应用的相关技术。

关键词：风电新能源;发展现状;并网;安全运行;技术应用

引言

科学技术的快速发展，使得诸多行业都加强了对先进技术的应用。风力发电以其资源丰富、成本低廉、开发方便、节能环保的优势成为可再生能源中发展最快的清洁能源，被世界各国大规模开发和应用，其发展前景十分广阔。

1新能源风电工程概述

风电工程作为一项新能源发电工程，主要通过运用一系列相关设备，将风能转化为机械能，再通过相应的转化设备将其最终转化为电能，使其广泛地应用于人们的日常生活以及其他活动当中，提供了源源不断的电能，有效地满足了当前社会对电能的需求。对新能源风电工程进行施工首先需要建设相应的风力发电厂，由于风力发电适用范围较为广阔，所建设的发电厂面积也较大，这就需要分期进行相应的建设，在不同的设计阶段需要安装相应的风机，并设置与之配套的智能监控系统。建设新能源风电工程，能有效利用自然资源，将风能通过相应的技术手段转化为电能，有效地减少了利用煤等材料发电而对自然环境产生的危害，贯彻落实了低碳环保的观念，提高了对清洁可再生能源的利用效率，贯彻落实了科学发展观，符合社会要求。通过风能这种清洁能源进行发电，坚持了低碳环保的原则，促进社会与环境的可持续发展。

2风电新能源的发展现状

我国风电能源起步比较晚，在20世纪80年代的中期，风电新能源才开始步入商业化运营阶段。与国外风电能源发展相比尚有较大差距，但是在国家政策的鼓励下，我国风电事业获得突飞猛进的发展，收获颇丰。在初步商业运营阶段，2005～2008年间，我国风电装机容量从开始的126 kW提高到1 221万kW，保持每年翻一番的增长速度向前发展，居世界风电发展平均速度首位。据有关统计数据显示到2009年年末，我国风电总装机的容量高达2 601万kW，排名世界第二，2009年全年新增装机容量为1 300万kW，占据全球全年装机容量的30%还要多，排名全球第一。诸多数据充分证明我国风电新能源正逐步走向一个快速发展的阶段。在风电新能源技术运用上，经历了从进口技术到消化技术，再到后来的自主创新，根据本国风电实际情况，风电新能源事业蒸蒸日上。风电机组兆瓦级别的普遍安装与使用，充分证明了我国自主研发的成果。随着陆地风电研究的日趋成熟，在此基础上我国开始着手海上风电机组的积极探索与实践，2008～2015年间，我国不仅克服了海上风电新能源发展的重重障碍，并成功在海上安装了发电机组。2016年全年，共计在海上新增装机154台，机组容量到达59万kW。我国成为全世界最大的风电装机发电市场，2018年我国新增装机容量高达21 143 MW，累计2018年年底风电装机容量高达209 533 MW，我国风电累计装机容量在全球占比从2000年的2.0%增加到2018年的35.4%。

3风电新能源并入电网技术应用

3.1无功补偿和谐波消除技术应用

在风电技术的实际运用过程中，如何将无功补偿以及谐波消除技术加以科学化运用，起到积极促进作用，是保障风力发电系统良好运行的关键技术内容。在感性元件影响下发电系统当中无功功率呈现消耗的状态，电流通过感性元件时，会对元件造成破坏，通过无功功率补偿技术将感性负荷所需要的无功功率由容性负荷输出的无功功率来补偿，保护电器元件，提高发电系统经济效益。再有就是谐波消除技术的运用，风机发电过程中，存在的谐波会造成电能质量低，所以这就需要注重对谐波进行消除，使用变流感器和电力设备，把相位和谐波抵消掉;或通过调整电容器组，改变无功功率，能减少谐波的影响;或通过三角形连接方式，减少谐波进入量，这些都有助于提升风力发电技术的应用质量。

3.2充分研发大容量风电系统

我国的风电新能源发展其实对于自然条件的依赖程度还是比较高，而且我国一直都是将海上风能利用作为严重的重点，这就意味着我国缺乏对大容量风电系统的研发。这也是目前我国与许多发达国家相比在风电新能源的利用方面差距比较大，甚至差距越拉越大的原因。当然我国政府，尤其是一些地方政府以及机构近年来结合具体的环境以及所在地方对于风电新能源的需求进行了诸多的研究，加之随着国家对风电能源的大规模开发，风电机组单机装机容量不断增大。具备了这样的基础条件之后，很多具体的工作开展起来会顺利很多。当然这也为技术研究提出了更高的要求，尤其是在相关部件和控制子系统的设计方面出现了问题。首先面临的问题是设计的难度越来越大，主要是因为若是将重点放在研发大容量、高性能和可靠稳定的风力发电机之上，则不仅需要具备完善的研发系统，还要形成科学合理的技术体系，且拥有专业素质高的技术团队，尽管风电大容量的研发已经成为当务之急，但是如何突破这一瓶颈，研发出新的控制、设计技术是目前世界风力发电领域面临的技术难题。为此讨论风电新能源的发展前景时不得不提到大容量风电系统的研发，這也是当前很多风电新能源研究项目的发展方向，也逐渐成为未来风电系统的重要发展方向。

3.3并网技术以及最大风能捕获技术

风力发电机受风力以及风机控制系统的影响非常大，其发出的力道常常是不均衡的，对电网的安全造成不同程度的影响，所以，为了能够进一步提高风电系统的稳定性、可靠性以及系统应对故障的能力，需要有关研究人员对并网技术开展深入研究与分析。同时，风能的密度比较小，会影响风力发电机的发电量，如何能够捕获更大的风能是未来风电并网技术的重要研究方向之一。就目前而言，对风能最好的捕获方法就是调整叶片桨距角，增大风力发电机风轮的迎风面积。从风电电网运行的经济价值、社会价值以及可行性来讲，风电系统并网技术以及最大限度的捕获风能是未来风电发展的首要任务之一。

3.4现代控制技术的应用

风力发电技术的运用当中，现代控制技术的应用是比较重要的，这是保障风力发电技术质量水平的重要技术内容。总的来说有几种技术类型，如变结构控制技术，鲁棒控制技术等，风力发电系统当中鲁棒控制技术的运用比较常见，基于机理分析法和坐标变换法，建立三相并网逆变器的dq坐标系下的数学模型及功率外环与电流内环的双闭环控制模型，并设置自适应约束优化求解器的参数值，进而达到对风力发电系统进行控制的目的。在通过这些多样化的现代控制技术的应用，这对风力发电技术应用水平提升起到积极作用。

结语

面对当前能源紧缺、环境污染严重的局面，风电建设步伐逐渐加快，电网中风力发电的比例将会越来越大，这将会给电网的稳定运行带来很大的影响。因此，研究风电并网新技术，合理控制风电并网带来的一系列不稳定因素是当前及未来面临的主要问题。开展大容量风电系统研究，创新并网技术和最大风能捕获技术，以及发展海上风电场技术可以很好地解决风电发展瓶颈，对于推动风电产业可持续发展、适应国家能源结构调整需求具有重要意义。

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