風電新能源及其并網技術的發展現狀探究

馬春蘭

（新疆水利水電勘測設計研究院，新疆 烏魯木齊 830000）

為進一步響應國家可持續發展的號召，提倡低碳生活，大力發展風電資源是我國可持續發展道路上的重點之一，眾所周知，煤炭資源屬于不可再生資源，生成周期非常長，甚至需要上千年的生成周期。因此，風電新能源的開發與利用成為我國資源可持續發展的重要選擇之一[1]。風能是一種潔凈能源，可以說是取之不竭、用之不盡，我國沿海地區、草原地區、山區以及高原地區等嚴重缺乏煤炭資源和水資源，但是這些地區的風能資源豐富，依據不同地區的優勢資源來帶動當地的發展, 已經成為是我國可持續發展戰略的重要組成部分之一。

1 風電新能源的發展現狀

我國風電能源起步比較晚，在20 世紀80 年代的中期，風電新能源才開始步入商業化運營階段。與國外風電能源發展相比尚有較大差距，但是在國家政策的鼓勵下，我國風電事業獲得突飛猛進的發展，收獲頗豐。在初步商業運營階段，2005～2008 年間，我國風電裝機容量從開始的126 kW 提高到1 221 萬kW，保持每年翻一番的增長速度向前發展，居世界風電發展平均速度首位。據有關統計數據顯示到2009 年年末，我國風電總裝機的容量高達2 601 萬kW，排名世界第二，2009 年全年新增裝機容量為1 300 萬kW，占據全球全年裝機容量的30%還要多，排名全球第一[2]。諸多數據充分證明我國風電新能源正逐步走向一個快速發展的階段。在風電新能源技術運用上，經歷了從進口技術到消化技術，再到后來的自主創新，根據本國風電實際情況，風電新能源事業蒸蒸日上。風電機組兆瓦級別的普遍安裝與使用，充分證明了我國自主研發的成果。隨著陸地風電研究的日趨成熟，在此基礎上我國開始著手海上風電機組的積極探索與實踐，2008～2015 年間，我國不僅克服了海上風電新能源發展的重重障礙，并成功在海上安裝了發電機組。2016 年全年，共計在海上新增裝機154 臺，機組容量到達59 萬kW。

我國成為全世界最大的風電裝機發電市場，2018年我國新增裝機容量高達21 143 MW，累計2018 年年底風電裝機容量高達209 533 MW，我國風電累計裝機容量在全球占比從2000 年的2.0%增加到2018 年的35.4%。2018 年我國不同地區風電新增裝機容量以及占比請見表1。

表1 2018 年我國不同地區風電新增裝機容量以及占比統計

2 我國風電新能源發展中存在的問題

1）風能的穩定性不高。因為風能屬于一種過程性能源，風向、風力以及風速受多種因素的制約與影響，本身具有隨機性與不穩定性，很難掌控[3]。因為對風資源很難進行掌控，所以導致風電機組所產生的電能波動范圍大，隨機變化程度較大。

2）風能的存儲難度大。蓄電成本與發電成本存在很大差異，相比而言蓄電成本要高出很多，因此在風能發電機組中幾乎沒有蓄電能力，通常都是以輸出電量作為根本來對收納的電量進行合理調節。

3）風電場的分布位置不均。依據我國地形地貌進行整體分析，我國風能資源較為豐富的地區與負荷中心二者之間的距離相差比較遠，電網基本設施架構也較為薄弱，這是影響當地電網輸電能力最直接、最明顯的因素，在開發大規模風電能源的時候，需要建設與之相配套風電運輸工程之后，才能進一步對電網的建設實施強化措施。

3 對風電并網性能進行完善的措施

1）電力項目工程管理進一步完善。風力發電工程的建設要求很高，需要工作人員嚴格依照工程建設的要求進行施工建設，深入調查并分析發電工程項目建設的進程以及當地的實際情況，在建設施工過程中，對新產生的問題進行分析，找出問題發生的根源，討論合理的解決方案，保證風電能源工程在建設過程中安全、有效施工，保證工程建造的質量，保證投入生產使用后能夠為社會帶來更多經濟效益[4]。

2）優化風電工程建設布局結構。為了進一步有效推進我國風能發電網建設與發展，根據我國不同地區的實際情況，在風電并網技術推行以及風電網建設過程中推行“閉環結構開環運行”的方式，通過此種運行方式可以有效保證電網運行的穩定性。其根本原因在于電網網絡建設過程中，電網網絡主要表現為一種環形的狀態，一旦發生線路方面的故障，就會轉變為一種輻射形態。因此，如果是線路出現故障，需要及時聯系有關工作人員合理運用開關，將電能運輸通過其他線路進行傳輸，保證電力系統的正常運行，保證電力用戶不受影響，最大限度地避免電能損耗，保證電力設備與發電機組的安全、穩定和高效運行。

3）降低功率耗損以及電網壓力。電網功率通常劃分為兩種：有功率消耗；無功率消耗。隨著風電發電網在功率損耗方面的研究不斷深入，通過功率計算的方式，能夠及時有效發現電力線路中隱藏的故障以及潛在的安全隱患，在進一步降低風電網功率損耗的同時，還能夠降低用電負荷，保證電力設備的使用壽命。所以，要想更好地對風電網的有效功率進行計算，需要選擇合理的導線路徑，在傳輸量最大的基礎上降低電阻的壓力值，最大范圍內降低以及減少有效功率的損耗，保證有效功率傳輸的高效性。對產生的無效功率，要依據風力發電場的實際情況，有選擇地選用專業變壓器來負責電場的供電以及發電，針對性地進行無功補償。在我國當前風電新能源的發展現狀及其并網技術的發展現狀來講，整合風力電網資源，開展無功補償，采用并聯電容器、同步調相機以及靜止無功電力補償器三種電力損耗無功補償的方式。充分結合電網的基本特點以及電網建設的基本需求，針對性選擇可以最大限度降到風力電網運行負荷的建設方案，有效降低功率損耗，創造更多的經濟價值與社會效益。

4 風電并網技術發展趨勢

1）對大容量風電系統的研發。當前，我國在大容量風電系統研發方面的力度有待加強，隨著我國風電能源的進一步開發與利用，風電機組單機裝機容量的飛速發展，有關風電部件以及控制子系統的研究與設計難度進一步提高，所以當務之急是研發一整套大容量、高性能以及能夠穩定風力的發電機組。如何將這一難題成功攻克，研發出適合當下使用以及未來可預測使用狀態下的風電控制，設計是我國風電領域所面臨的重要技術性難題。所以，大容量風電系統的研發與生產是我國風電系統未來重要的發展方向之一。

2）針對并網技術以及最大風能捕獲技術方面的研究。風電場受風力以及風機控制系統的影響非常大，其發出的力道常常是不均衡的，對電網的安全造成不同程度的影響，所以，為了能夠進一步提高風電系統的穩定性、可靠性以及系統應對故障的能力，以此來實現風電場聯網對電網的一種支持，需要有關研究人員對并網技術開展深入研究與分析。同時，風能的密度比較小，如何能夠捕獲更大的風能是未來風電并網技術的重要研究方向之一。就目前而言，對風能最好的捕獲方法就是調節葉片的直徑以及發電機的機組功率轉速。從風電電網運行的經濟價值、社會價值以及可行性來講，風電系統并網技術以及最大限度的捕獲風能是未來風電發展的首要任務之一。

5 結 語

本文通過對風電新能源以及并網技術的分析與探討，對我國風電能源的研發有了更深一步的了解，風電能源的開發以及并網技術的研發是充分利用風電能源的關鍵所在，可以有效推進我國社會經濟的可持續發展。