儲能式發(fā)電機(jī)在風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用及發(fā)展

王姼

摘 要：近年來，我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度與日俱增，人類日常工作、生產(chǎn)和生活中對電能的需求量不斷增大，這給電能供應(yīng)單位工作提出了新挑戰(zhàn)。風(fēng)力發(fā)電作為目前常見發(fā)電方式之一，本文從風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀入手，簡單探討了儲能發(fā)電機(jī)在風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用情況，并展望了其未來發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電；儲能式發(fā)電機(jī)；展望；瓶頸

中圖分類號：TM614 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

目前，風(fēng)力發(fā)電站在我國發(fā)電系統(tǒng)中占有重要地位，但是由于風(fēng)力發(fā)電本身具備不穩(wěn)定性、不可控性的特征，在過去這一發(fā)電方式一直沒有得到人們的重視。一直到近幾年，隨著儲能式發(fā)電機(jī)的出現(xiàn)和普及，風(fēng)能發(fā)電站才逐漸受到業(yè)界的重視，成為當(dāng)今發(fā)電領(lǐng)域舉足輕重的一員。但在儲能發(fā)電機(jī)不斷普及的新時期，各種新的矛盾也就出現(xiàn)了，如何在工作中科學(xué)、合理的處理這些問題已成為當(dāng)今業(yè)界研究的重點(diǎn)。

一、風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀

目前，我國風(fēng)力發(fā)電站已經(jīng)遍布全國各地，有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)我國目前風(fēng)力發(fā)電站數(shù)量眾多，已成為亞洲風(fēng)力發(fā)電量最多的國家，在世界上也僅次于美國和德國。這表明風(fēng)力發(fā)電技術(shù)在我國已經(jīng)相當(dāng)成熟，雖然風(fēng)力發(fā)電本身存在不穩(wěn)定性、不可控制且成本高于水電和火電的特征，但是隨著儲能式發(fā)電機(jī)的應(yīng)用，這些問題基本都得到有效的改善。在過去，人們一直認(rèn)為風(fēng)力發(fā)電并不是好電，給風(fēng)力發(fā)電工作的開展帶來影響不說，還給電力事業(yè)的進(jìn)步構(gòu)成困擾。這也表明了風(fēng)力發(fā)電本身存在兩個根本的薄弱環(huán)節(jié)，也就是高成本和不穩(wěn)定性。而在成本上，新成立的風(fēng)力發(fā)電站大多都是以國外先進(jìn)的水平軸螺旋槳式風(fēng)力發(fā)電機(jī)為主的，這種風(fēng)力發(fā)電機(jī)由于本身對風(fēng)力的利用率不高、制造成本高的特征，這也就造成風(fēng)力電網(wǎng)的電價高于其他的電價。同時，令人感到遺憾的是我們雖然有眾多的機(jī)械制造企業(yè)，但是這些企業(yè)寧愿花費(fèi)大力氣去重復(fù)投資和生產(chǎn)，也不愿意冒險去鉆研和探索更加先進(jìn)、高效的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

風(fēng)力發(fā)電由于本身不穩(wěn)定性突出的特征在過去一直不被人們重視，究其原因是因?yàn)轱L(fēng)力本身存在風(fēng)速變化大的特征。因此，在風(fēng)力發(fā)電站工作中，我們必須要高度重視風(fēng)力風(fēng)速不穩(wěn)定性問題，從根本上處理好風(fēng)力發(fā)電不穩(wěn)定現(xiàn)象，但實(shí)際工作中由于我國電網(wǎng)本身存在技術(shù)指標(biāo)，如果發(fā)電企業(yè)發(fā)出來的電忽高忽低、不穩(wěn)定問題突出，那么用戶該如何去用電，這將成為我國電力事業(yè)發(fā)展的主要瓶頸，也是造成我國風(fēng)力發(fā)電事業(yè)進(jìn)步受到制約的關(guān)鍵。

二、儲能技術(shù)是克服瓶頸的手段之一

目前，我國風(fēng)力發(fā)電站在工作中普遍采用了儲能技術(shù)，其中最前衛(wèi)的技術(shù)當(dāng)然就是我們這里需要研究的儲能式發(fā)電機(jī)，這種發(fā)電機(jī)是在傳統(tǒng)水平軸螺旋槳式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的基礎(chǔ)上引入儲能設(shè)備。這里的儲能設(shè)備則是利用附加旋轉(zhuǎn)磁場的方式組成的，這一磁場的應(yīng)用能有效的控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)水平軸螺旋槳轉(zhuǎn)動速度，使得整個發(fā)電頻率的穩(wěn)定性得到有效的保證。因?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電機(jī)本身需要保持最高風(fēng)能的利用率，因此在運(yùn)行中必須要保證最快、最佳的設(shè)備轉(zhuǎn)動速度，而風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子與風(fēng)場的風(fēng)速則存在著一定的比值，由于風(fēng)場風(fēng)速本身不穩(wěn)定性突出，這也就意味著在發(fā)電機(jī)正常工作中風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)子與定子之間的關(guān)系處理必須要合理，必須要嚴(yán)格按照風(fēng)速變化而隨之發(fā)生變動。基于此，在目前的風(fēng)力發(fā)電站運(yùn)行工作中，我們必須要引入雙饋異步發(fā)電機(jī)，并以此作為解決風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電不穩(wěn)定的主要手段。

在過去的工作中，人們通常對風(fēng)力發(fā)電機(jī)電流波動過大的現(xiàn)象毫無辦法，但是就電力使用來說，不管輸電電流變化的大小，其都需要在工作之前加上一個濾波電容，這種電容的應(yīng)用具體作用在于發(fā)揮削峰填谷的重要意義。在電流經(jīng)過濾波電容的時候，電容可以及時的發(fā)生作用，然后將電流內(nèi)部的電容濾波情況加以總結(jié)，并及時的整理其中電流值。這種方法是因?yàn)殡娙菰陔妷哼^個的時候吸收電流，從而擬制輸電系統(tǒng)中電壓的上升，而電壓平衡的時候電容則不發(fā)生作用，乃至電壓迅速下降的時候電容又及時的將內(nèi)部電壓釋放出來，及時的補(bǔ)充電力系統(tǒng)中電壓不足的情況。基于此，電力系統(tǒng)中輸給用戶的電流就穩(wěn)定多了，不僅保證了供電穩(wěn)定，而且提升了用戶生活、工作水平。

三、儲能式發(fā)電機(jī)

事實(shí)是如此大容量的儲能器還不能普及，甚至到目前我國很多的風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)還采用傳統(tǒng)的發(fā)電裝置，究其原因是因?yàn)閮δ苁桨l(fā)電機(jī)的成本高、體積大且運(yùn)行管理要求嚴(yán)格。曾有工作人員計(jì)算過，在風(fēng)力發(fā)電站采用儲能式發(fā)電機(jī)，那么一個100kW·h的發(fā)電機(jī)所占用面積超過75m2，而且對地下基礎(chǔ)要求也高達(dá)15m，同時儲能式發(fā)電機(jī)在應(yīng)用期間還需要采用一些其他的輔助設(shè)備，由此所造成的成本和面積占用更大，這也給儲能式發(fā)電機(jī)的正常應(yīng)用帶來新的困擾。對于中、小型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，實(shí)在有100kW·h以下的儲量也就夠了，由于它可以大大減緩發(fā)電的波動題目，而這樣的儲能式發(fā)電機(jī)也就20t左右，可以安裝在水平軸螺旋槳式風(fēng)力機(jī)的塔架上或垂直軸風(fēng)力機(jī)的機(jī)座上，取代雙饋異步發(fā)電機(jī)。由此可見，儲能式發(fā)電機(jī)要比雙饋異步發(fā)電機(jī)更適用于風(fēng)電利用，是人們大力發(fā)展可再生能源形勢下出現(xiàn)的創(chuàng)新產(chǎn)物。

四、儲能式發(fā)電機(jī)前途無量

儲能式發(fā)電機(jī)是近幾年研究的一門焦點(diǎn)課題，也是電力事業(yè)發(fā)展不可逆的趨勢，但是由于目前國內(nèi)技術(shù)的限制和設(shè)備使用條件特殊的影響，我國儲能式發(fā)電機(jī)的應(yīng)用中還存在諸多問題，不僅表現(xiàn)出效率低、電容地、重量過大等讓面，同時還在發(fā)電成本上有著一定的限制。基于此，在目前工作中我們必須要采取各種有關(guān)技術(shù)手段來對這些問題加以處理。就目前的工作實(shí)踐我們發(fā)現(xiàn)，儲能式發(fā)電機(jī)的運(yùn)用范圍非常廣，它不僅在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中有著獨(dú)特的地位和作用，而且因?yàn)樗婕半娔軆δ艿奶卣鳎@也是未來電力事業(yè)發(fā)展中所必須面臨的歷史性問題。

結(jié)語

總之，我們完全可以預(yù)見，儲能式發(fā)電機(jī)有著無窮廣闊的遠(yuǎn)景，它的問世必將成為能源事業(yè)不可或缺的新氣力，它不僅可以平緩風(fēng)電波動的瓶頸，而且有可能取代風(fēng)力發(fā)電上面的雙饋異步發(fā)電機(jī)類的能量輸出裝置，并且可以在電力事業(yè)大顯身手。而社會的需要又必定會促使其更深刻的發(fā)展，期盼著儲能式發(fā)電性能在我國誕生。

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