我國風電利用技術現狀及其前景分析

王小全

摘要：闡述了風電利用的現狀和存在的問題，提出了未來風電高效利用的關鍵技術：大規模風電并網集群控制與優化調度技術、大規模海上風電并網技術、風力發電技術、風力發電技術，綜合利用風能技術，在分布式接入技術、即插即用技術等的靈活控制下，互聯網可以相互補充，從風電與大能源電力系統開發、市場機制建立、行業管理和技術標準制定等方面提出了促進風電高效利用的建議。

關鍵詞：風電利用技術;現狀。前景;分析研究

1我國風電利用技術現狀及存在問題

1.1集群風電并網運行技術

風電預測、并網控制和風電調度是當前大規模風電集群發電技術的核心技術。在風力發電預測方面，國內已有許多研究機構和研究機構。從中國風資源的特點和中國風電產業的發展模式出發，預測方法包括風速預測和風力發電預測。在預測尺度方面，主要研究風電的時間尺度和空間尺度。其預測方法包括基于數據挖掘的風電預測、基于人工神經網絡遺傳算法的風力發電系統等時間尺度預測方法。空間尺度預測方法包括基于單風電場和集群風電場的風電預測技術、單風機和風電場風電預測技術。在預測時間上，分別從短期、中期和長期三個方面，建立了長期風電預測模型，如基于數值天氣預測方法的短期風電物理預測，以及基于風速、風電、艙外風溫的歷史預測，風向和風電統計參數，如短期預測方法等，以及基于多離群點平滑變換自回歸模型的短期風電預測方法，同時結合風電場壓力、溫度、，利用濕度等氣象因素和神經網絡等非線性函數建立風電中長期預測技術。

1.2與其他能源的互補技術

風力發電與其他能源的互補技術是將不同的發電方式進行互補發電，從而提高可再生能源電力的穩定需求，具有更好的環境效益。在我國大規模互補發電技術中，風電互補系統是應用最早的互補技術。它的規模從幾十千瓦到數百兆瓦不等，并且具有良好的功率控制范圍。例如，40MW和20MW的風電和光伏聯合發電系統的瞬時有功功率波動范圍可達到35MW。建立了完善的風電互補發電能源優化協調管理體系。風水互補系統具有系統功率穩定、經濟效益好的優點，但風水協調運行仍需考慮風險承受能力、資源投入程度和資源利用率。目前，中國已實施大唐多倫20MW風水互補供電項目，國家電力投資云南大陽山286MW風水互補示范項目。在風水互補技術研究中，主要對聯合系統的綜合效益進行優化分析，分別建立抽水蓄能電站與風電聯合運行模型。基于多目標優化模型等方法，計算分析了風水互補系統在運營年限內的最大綜合效益。在中國，小規模風電互補和風水互補技術的應用主要包括建立村級風電互補發電系統和太陽能、風能無線電話轉盤供電系統，解決了部分農村和偏遠地區的用電需求。

1.3風電大規模直接利用技術

風力發電制氫是國外研究和示范應用的重點。中國在風力發電制氫領域的研究和示范尚處于早期階段。如國網上海電力公司上海東海峰電場“風電結合海水制氫技術初步研究”項目，中國節能風電公司張北分公司100kW制氫、30kW燃料電池發電風電場項目。以及位于河北省固原市的10MW水電解制氫系統，這是一個中德合作示范項目。在風電制氫技術研究方面，主要集中在電解水制氫系統、風電耦合制氫技術和儲氫輸送技術的綜合研究，包括研究電解水制氫設備作為輸出模型、儲氫系統能量協調控制策略等，但需要對系統的經濟性能進行評估。

大規模直接利用風力發電技術包括壓縮空氣儲能、飛輪儲能、超級電容儲能和鉛酸電池化學儲能、鋰離子電池和流動電池儲能技術、風力互補高溫燃料電池發電系統、，以及新電轉氣動技術等，但大多受到技術成熟度、經濟成本等瓶頸的限制。

1.4分布式風電接入與控制技術

分布式風電是風電大規模利用之外的另一種利用形式。通常，35kV及以下電壓接入電網，并在附近滿足電力負荷。它是偏遠或孤立地區的主要供電方式，接入方式為多點接入。我國分布式風電的開發利用尚處于起步階段。微電網作為一種分布式發電系統得到了廣泛的應用。分布式風力發電的關鍵技術是分布式風能資源評估技術、風力發電預測技術、風能存儲技術和控制系統監控技術。在風能資源評估和風電預測方面，分布式風電

遵循大規模集中風電技術，缺乏一定的適應性。在風電儲能方面，風電往往與蓄電池儲能系統相結合，可以在風機附近進行布局，并對蓄電池儲能進行聯合協調控制，但由于多臺風機或蓄電池儲能系統的協調控制相對復雜，整體協調控制需求較高，需要匹配更多獨立的測控系統，單位容量投資成本高，不利于設備維護，用戶用電滿意度低。在風電控制系統監測方面，我國分布式風電信息采集與監測技術水平較低，相關研究較少，在系統優化和運行方面存在一定問題。

2中國風能高效利用的未來技術趨勢

2.1大力推進風電與大能源電力系統雙贏發展

在發電側實現一體化協同發展，同時發展集中風電基地，重視發展分布式風電;在提高發電總裝機容量的同時，加快供電結構調整和儲能技術發展;用能產業布局應結合能源和資源稟賦的特點。為有效支持上述工作，必須高度重視能源和電力行業的統一規劃，加強區域能源規劃，協調常規能源和風電等新能源的統一協調規劃和布局，實現電源與電網協調發展。

2.2建立風電均衡發展等新能源激勵政策體系

建立完整的發電、并網、用電激勵政策體系。在供電方面，要加強調峰能力建設，加快完善火電機組靈活改造和參與調峰補償政策。在電網方面，在突破大型風電場集群控制能力的基礎上，加快跨省、跨地區渠道建設，擴大新能源配置范圍，全面發揮大電網的配置平衡能力。

2.3加快建立和完善風電等新能源消費市場機制

優先發展風能等新能源。優先在全省調度新能源，打破全省火力發電計劃;打破省際壁壘，在區域內實施跨省輔助服務。加快建設全國統一的電力市場。建立以臨時交易為主補充的中長期交易體系。啟動跨地區、跨省份現貨市場。電力用戶可以選擇在各省和地區購買新能源。盡快完善市場規則和新能源交易機制。建立新能源接收省和出口省的利益補償機制。鼓勵用戶積極參與電力需求側響應和市場交易。研究完善網絡側峰谷分時電價機制。

2.4完善風電行業管理和技術標準規范體系

將建立統一的風電發展管理體系，關鍵是整合各方面的資源，落實國家風電發展戰略、規劃和配套政策的設計，建立政府部門之間、電網整體之間的綜合協調機制，發電、氣象、技術研發、標準、裝備制造等部門，協調和配置技術等資源，負責重大項目的組織實施，為風電發展創造良好的發展環境。其次，在五年發展規劃中，政府應結合風電技術的發展變化，開展一定規模的先進技術示范項目，展示技術、資源、電網和市場的有效整合。

完善中國風電標準、測試和認證體系。一是不斷完善風電機組、風電場的標準、檢測和認證體系。其次，國際電工委員會（IEC）和中國目前使用的其他標準應進行修訂，以符合中國的風能資源和環境條件。同時，隨著風電利用形式和策略的多樣化，相應的標準需要及時更新。

3結論

目前，我國風電的發展存在著一些不匹配，許多風電利用技術也隨之出現。在我國風電利用技術方面，本文總結了我國風電的現狀和存在的問題，指出了風電集中與分散，可以通過技術推廣互補，最后從新能源激勵政策、強化新能源給定市場機制、風電網絡建設和技術標準等方面提出了風電利用技術的發展方向。

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