针对新时期新能源风力发电相关技术讨论分析

刘康康

摘要：近年来，得益于拥有得天独厚的风能资源，我国风电发展取得举世瞩目的成绩，但同时也给电网运行带来一定的挑战。在“碳中和”的新时期和高比例可再生能源发展战略的大背景下，风电领域更加长远发展规划日益成为电力行业乃至社会关注的焦点。

关键词：新时期;新能源;风力发电;技术讨论

多年来我国发电结构一直以火电、煤电为主，对化石能源产生了长期的依赖，而对化石能源的大力开发，给多地带来了严重的环境污染问题。我国总体上能源资源丰富且具有多样性。其中，风能以其资源丰富、分布广泛、发电清洁等优势，得到国家政策的大力支持，因而我国的风电技术取得了长足进步，风机装机容量显著提高，为我国绿色电力事业的发展奠定基础。此外，“碳达峰、碳中和”目标的设立将进一步刺激我国能源结构的深度调整和转型，促进风能等新能源的开发利用。

然而，风机直接并网难以避免地会对电网产生频率波动。在风电发展的历史进程中，风机并网、含高比例可再生能源电网运行等巨大挑战将是我们面临的巨大挑战。

一、风力发电相关技术概述

风电的发展，首要任务是从技术上解决风电发展难题。风力发电技术包括研究风机技术、风电功率预测技术、风电并网技术和储能技术等。

1.风机技术

随着风电的发展以及考虑实际电网安全经济运行，风机单机容量需求越来越大，同时要满足风机能够安全并网，具有较強的鲁棒性和可靠性。因此，如何研制高可靠性的大容量风电机组是业界需要考虑的问题。其中，双馈异步风力发电机和永磁直驱同步风力发电机是当前主流的发电机，同时也是当前的研究热点。

双馈异步风力发电机在性能方面总体上不如永磁直驱同步风力发电机，但由于其发展较早，技术相对成熟，同时双馈异步风力发电机具有尺寸小、造价低等特点，因而仍然在电网中使用较为频繁。永磁直驱同步风力发电机虽然造价贵，但其具有更高的发电效率和更强的电网兼容性，理论上说，对电网以及用户更加友好。从发展的眼光来看，随着永磁材料的发展和电机小型化发展，在未来，永磁直驱同步风力发电机将更加具有竞争优势，获得更广泛的应用。

2.风电功率预测技术

由于风力的波动性会导致电网的不安全运行，因此业界希望能够实时跟踪风电出力，即实现风电功率的准确、可靠、快速预测。发展风电功率预测技术，加强风电功率预测可信度，可实现对风电出力的实时态势感知，从而提高风电的消纳能力。由于电力系统本身是一个复杂，自产大量数据的人工系统，因此在可以预见的未来，人工智能与大数据技术将更多地应用到风电功率预测中，进一步有力地推动风电的发展。

3.风电并网技术

风电场并网通常分为交流并网和直流并网两种途径。目前关于风电并网可行技术及研究热点包括：交流并网技术、传统直流并网技术和柔性直流并网技术，其中传统的交流并网方式相对更加成熟，目前仍然占据主要地位。未来，电力电子技术的发展将推动直流并网技术的应用。

4.储能技术

随着风电等波动性电源并网比例不断提升，传统的“源-网-荷”运行方式已经无法满足电力系统“发输配用”同时性的要求，“源-网-荷-储”的电力系统结构己被广泛认可。储能以其能量的时空迁移特性和电能流动的双向性，被公认是解决风电等可再生能源不稳定性和提高其消纳的有效途径。

关于储能研究大体可以分为两类。一是研究高效的储能方式。不同储能方式的不同的特点，可以适应不同的应用场合。研究高效的储能方式能够提高储能效率，降低成本。二是研究储能系统优化配置。储能系统优化配置包括空间分布的优化以及储能容量的优化。已有的文献从蓄电池储能容量优化模型、蓄电池容量确定方法、混合储能控制策略、储能系统容量配置等方面进行研究。通过优化储能配置，能在保证达到风电消纳目标的前提下，提高经济效益。

二、新时期新能源风力发电相关技术的挑战

1.新能源发展战略——完善并落实

我国在国家层面已提出“碳中和”的绿色发展目标，电力行业也大力推动高比例可再生能源电网的理论和应用研究，为风电的发展铺路。需要继续有条不紊地制定和完善新能源发展政策，为科研工作者营造良好的研究环境，给风电企业良好的营商环境。

在风电接入电网的过程，切勿急功近利，不能为了达到某个比例目标而盲目新增装机或上网，避免大规模弃风弃光。

2.风力发电技术——从引进到引领

长久以来，我国的风力发电技术在技术创新方面还比较薄弱，在风电场风机设备的建造在很大程度上仍需要引进国外的技术，导致我国的风电发展受制于人。因此，要发展好风电，必须发展好风电技术，打破国外技术垄断，实现从引进到引领。

3.电力市场——以消费促发展

国际电力市场风电交易规则包括竞价机制、惩罚机制、绿色交易凭证[18]。我国的电力市场仍然是以计划手段为主，风电场的发输配电计划均由政府制定，较难反映电价与市场供求的关系，导致风电企业不易对市场的供求信息进行准确判断。另一方面，在现行的电力市场机制下，风电市场并未完全发展好，而国内的风电设备市场趋于饱和，形成供需不平衡状态，阻碍了风电产业的发展。

因此，在电力市场方面，国家可以通过优惠的政策支持，完善电价奖惩机制，建立一个公平、合理、有序的风电市场，从而以消费推动风电的平稳发展。

结束语

综上所述，在国家可持续发展战略的支持下，经过多年来风电技术专家和电网工作人员的共同努力下，我国风电发展已经取得了举世瞩目的成绩。所以在新时期我们应该再接再厉，实现新能源风电技术的新发展和新辉煌。

参考文献：

[1]刘昌义，朱蓉，王阳.我国风能发展的经济与政策分析[J].阅江学刊，2018，10（01）.

[2]李耀华，孔力.发展太阳能和风能发电技术加速推进我国能源转型[J].中国科学院院刊，2019，34（04）.

[2]国家能源局. 2020年上半年风电并网运行情况[EB/OL].国家能源局，（2020-07-31）.