風(fēng)電新能源數(shù)字化發(fā)展與并網(wǎng)技術(shù)探討

聶 磊

中國電建集團(tuán)河北省電力勘測設(shè)計研究院有限公司 河北 石家莊 050031

引言

在石化能源短缺問題突出與經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背景下，加大對可再生新能源開發(fā)利用的研究力度顯得尤為重要。本文主要對風(fēng)電新能源發(fā)展與并網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行闡述，分析風(fēng)電新能源的特點(diǎn)，探究風(fēng)電新能源給電網(wǎng)帶來的影響，提出完善風(fēng)電并網(wǎng)性能的對策，希望對風(fēng)電場建設(shè)發(fā)展起到參照與促進(jìn)作用。隨著社會經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，對能源的需求逐步增大，能源供應(yīng)逐步呈現(xiàn)出了緊張的態(tài)勢，環(huán)境問題越發(fā)突出，因此近年來社會關(guān)注焦點(diǎn)逐漸向可再生能源的開發(fā)利用領(lǐng)域轉(zhuǎn)變。隨著新能源發(fā)電技術(shù)的逐步成熟，風(fēng)力資源的開發(fā)利用越發(fā)自如。但風(fēng)電新能源的發(fā)展仍處于摸索階段，有較大的發(fā)展空間，還需多措并舉，逐步解決我國風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)難題，以推動風(fēng)力發(fā)電工程穩(wěn)中求進(jìn)。

1 風(fēng)電新能源的基本特點(diǎn)概述

風(fēng)電作為一種新能源，其工作方式是利用相關(guān)的設(shè)備將風(fēng)產(chǎn)生的動能轉(zhuǎn)為成為電能，而風(fēng)能是一種清潔的、可再生的能源，風(fēng)電近些年來在世界范圍內(nèi)受到各個國家的重視，我國也正在大力開展風(fēng)電建設(shè)。從世界范圍來看，經(jīng)過相關(guān)的計算表明，世界當(dāng)前可利用的風(fēng)能資源儲量比水力資源高出10倍左右。我國的風(fēng)能資源也非常豐富，可以供開發(fā)和利用的風(fēng)能儲量超過10億k W，我國目前風(fēng)電裝機(jī)超過2億k W。風(fēng)能是一種具有代表性的無公害、可再生的清潔能源，風(fēng)電在一些水資源匱乏的地區(qū)發(fā)揮著重要的作用，例如我國的沿海城市、草原牧區(qū)、山地高原等地區(qū)，都非常適合使用風(fēng)力發(fā)電的方式提供電力能源。我國對風(fēng)電建設(shè)也給予了高度的關(guān)注，國家通過財政補(bǔ)貼的方式大力支持全國各地開展風(fēng)電建設(shè)，取得了很好的效果，目前我國多個地區(qū)已經(jīng)興建了許多大型的風(fēng)電場，對我國的電力能源輸送起到了至關(guān)重要的作用。

2 風(fēng)電數(shù)字化發(fā)展趨勢

風(fēng)能是重要的能源，風(fēng)力發(fā)電可以有效解決我國的能源供應(yīng)問題，并且風(fēng)力發(fā)電可以有效減少環(huán)境污染和對二氧化碳的排放，促進(jìn)我國的可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程。如今，大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能技術(shù)已滲透到風(fēng)電的各個環(huán)節(jié)，并深刻地改變著行業(yè)。如借助先進(jìn)的傳感器、高速的傳輸線路和大容量數(shù)據(jù)存儲裝置等，可以在微觀選址中實(shí)現(xiàn)低成本、快速、精準(zhǔn)尋找最優(yōu)質(zhì)的風(fēng)能資源；在風(fēng)電運(yùn)行中，則實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的智能監(jiān)測和智能控制，大大提高了機(jī)組的發(fā)電效率和可靠性。

數(shù)字化推動風(fēng)場設(shè)計和規(guī)劃更精準(zhǔn)，數(shù)字化時代為風(fēng)電行業(yè)帶來的并非沖擊，而是機(jī)遇?？梢灶A(yù)見的是，以全面感知、全面數(shù)字、全面互聯(lián)、全面智能為主的風(fēng)電數(shù)字化將成為未來趨勢。

3 風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)發(fā)展態(tài)勢

3.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)展動向 開發(fā)單機(jī)容量大的風(fēng)電機(jī)組，如MW級大型風(fēng)電機(jī)組設(shè)備，可有效降低風(fēng)力發(fā)電成本。解決偏遠(yuǎn)分散地區(qū)就地供電的問題，可使用開發(fā)分散式小型與微型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，更利于資本節(jié)約與資源高效利用。

3.2 新技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電容量預(yù)測中的應(yīng)用 隨著各區(qū)域海上風(fēng)電建設(shè)進(jìn)程的加速、風(fēng)電裝機(jī)容量逐步增大，對風(fēng)電功率預(yù)測的精度提出了更高要求，因此需引入更多的改進(jìn)方法，以滿足其功率預(yù)測的精度要求。首先，應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)與遙感技術(shù)等，可進(jìn)一步提高對數(shù)字天氣預(yù)報模型的分辨率與天氣預(yù)報的準(zhǔn)確度及天氣預(yù)報的更新頻率，間接帶動風(fēng)電預(yù)測模型輸入數(shù)據(jù)等性能的優(yōu)化。其次，采取結(jié)合多個數(shù)字天氣預(yù)報模型的方式，能夠規(guī)避惡劣氣候條件的影響，實(shí)現(xiàn)對氣象信息的高效預(yù)報，從而確保預(yù)測精度。同時，可利用混沌理論與小波分析等智能方式建立預(yù)測模型，通過線性與非線性方式，進(jìn)一步強(qiáng)化預(yù)測方式的完善，提高預(yù)測結(jié)果精確度，切實(shí)降低預(yù)測誤差。尤其是非線性方式與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，更利于發(fā)揮各預(yù)測性能的協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)各模型的優(yōu)勢互補(bǔ)與各模型信息的優(yōu)化，進(jìn)一步強(qiáng)化模型的可靠性與預(yù)測精度。最后通過實(shí)時測量的氣象數(shù)據(jù)，可進(jìn)一步減少風(fēng)電功率短期預(yù)測的誤差。

3.3 并網(wǎng)技術(shù)和最大風(fēng)能捕獲技術(shù)的研究 在研究風(fēng)電新能源的過程中，應(yīng)對并網(wǎng)技術(shù)和最大風(fēng)能捕獲技術(shù)進(jìn)行深入的研究，在研究中發(fā)現(xiàn)風(fēng)電場受風(fēng)力和風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的影響很大，經(jīng)常出現(xiàn)力道不平衡的現(xiàn)象，其對電網(wǎng)的使用造成了嚴(yán)重的負(fù)面影響。因此，為了進(jìn)一步提高風(fēng)電系統(tǒng)的性能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和提高處理故障的能力，需要對風(fēng)電場并網(wǎng)的發(fā)展方向進(jìn)行跟蹤。同時對風(fēng)能的密度進(jìn)行了比較，思考如何捕捉更多的風(fēng)能，這也是未來風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)的重要研究方向之一。目前，獲取風(fēng)能的最佳方式是調(diào)整葉片直徑和發(fā)電機(jī)組自身的功率和轉(zhuǎn)速。風(fēng)電系統(tǒng)的集成技術(shù)和風(fēng)能的最大捕獲量，是今后風(fēng)電新能源發(fā)展的重要任務(wù)之一。

3.4 試驗檢測技術(shù)分析 想要提高風(fēng)電并網(wǎng)的性能就要對其進(jìn)行試驗，只有在不斷試驗檢測的基礎(chǔ)上，才能夠不斷提高我國風(fēng)電機(jī)組的整體水平，提高風(fēng)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，當(dāng)前我國風(fēng)電場對并網(wǎng)的檢測主要是對風(fēng)電場并網(wǎng)檢測和風(fēng)電機(jī)并網(wǎng)試驗兩個部分，風(fēng)電機(jī)的并網(wǎng)試驗是對風(fēng)電機(jī)組的電能質(zhì)量、低電壓穿透能力、有功調(diào)節(jié)能力、無功調(diào)節(jié)能力和電網(wǎng)適應(yīng)性能力等一系列基礎(chǔ)性能的檢測；對風(fēng)電場的并網(wǎng)檢測主要是對風(fēng)電場中風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)電性能、并網(wǎng)性能等進(jìn)行檢測和評價。我國風(fēng)電場中的風(fēng)電機(jī)組種類繁多，因此試驗檢測的需要也很高，所以需要建立相應(yīng)的試驗檢測平臺，以此方式可以有效降低試驗檢測的工作強(qiáng)度，提高試驗檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)語

總而言之，隨著我國社會的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的加快，不可再生能源的缺乏成為我國目前主要面臨的問題，因此開發(fā)新能源是我國科技發(fā)展和科技創(chuàng)新的首要任務(wù)。風(fēng)力能源具有取之不盡、用之不竭的有優(yōu)點(diǎn)，并且是比較清潔型的能源，因此成為我國發(fā)展新能源的主要驅(qū)動力之一，由此也足以看出風(fēng)力發(fā)電在我國新能源過程中的重要性。不僅如此，風(fēng)力能源的開發(fā)和利用在世界中都占有重要的地位，風(fēng)力發(fā)電在未來的發(fā)展進(jìn)程中有巨大的發(fā)展?jié)摿?，是世界發(fā)展新能源的主要發(fā)展項目。