论文部分内容阅读
[摘 要]随着我国电力技术的不断发展和创新，风电并网技术得到了更好的发挥和利用。风力发电作为一种新兴技术，技术的不断进步必将带来成本的不断降低。这就要求我们电力专业人员人断的学习和总结经验，以求不断进步，以提高风电电力在交通、供暖、工业用电等方面的应用水平。
[关键词]风力发电 风电并网 发展现状 措施
中图分类号：TM725 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）37-0073-01
1、风力发电发展现状
我国幅员辽阔，海岸线长，风能资源比较丰富。根据全国900多个气象站陆地上离地10m高度资料进行估算，全国平均风功率密度为100W/m2，风能资源总储量约32.26亿kW，可开发和利用的陆地上风能储量有2.53亿kW，近海可开发和利用的风能储量有7.5亿kW，共计约10亿kW。如果陆上风电年上网电量按等效满负荷2000小时计，每年可提供5000亿千瓦时电量，海上风电年上网电量按等效满负荷2500小时计，每年可提供1.8万亿千瓦时电量，合计2.3万亿千瓦时电量。
2020年规划目标是2000～3000万千瓦，风电在电源结构中将有一定的比例，届时约占全国总发电装机10亿千瓦容量的2～3%，总电量的1～1.5%。
2020年以后随着化石燃料资源减少，成本增加，风电则具备市场竞争能力，会发展得更快。2030年以后水能资源大部分也将开发完，近海风电市场进入大规模开发时期。
2、风电并网的问题
2.1主要问题
风能由于其自身特性使得它未被人们充分利用。风能资源通常远离负荷中心，风电场的输出随着风速风向的变化而变化，风力发电的特性目前尚未完全明确，所以制约了风力发电的发展。
2.2研究
2.2.1潮流与网损
在电力系统中， 发电厂一般都接在输电网上， 负荷则直接和配电网相连， 电能是从输电网流向配电网的。输电网一般呈环状结构， 电压等级高， 网络损耗小；配电网则呈树状， 结构松散， 电压低， 网损较大。风电场接入配电网以后， 减少了输电网向该地区输送的电力， 既缓解了电网的输电压力， 一般也会降低系统的网损。
在潮流问题上， 主要的研究热点在于风电场的模型。最简单的是P-Q模型， 根据风电场的有功功率和给定的功率因数， 估算风电场吸收的无功功率，然后作为一个普通的负荷节点加入潮流程序。如果考虑感应电机的稳态等值电路， 那么可以把无功功率写成有功功率以及电机阻抗的函数， 甚至可以引入风速作为输入量， 把有功功率表示成风速的函数。还有人建立了所谓的R-X模型， 把感应电机的滑差表示成端电压、有功功率和等值支路阻抗的函数，给定初始滑差和风速， 计算风机的电功率和机械功率， 根据两者的差值修正滑差， 反复迭代， 直至收敛。P-Q模型不需要额外的迭代步骤， 也可以得到相当满意的结果， 而R-X模型的计算量较大。
2.2.2电能质量
风力发电机组大多采用软并网方式， 但是在启动时仍然会产生较大的冲击电流。当风速超过切出风速时， 风机会从额定出力状态自动退出运行。如果整个风电场所有风机几乎同时动作， 这种冲击对配电网的影响十分明显。不但如此， 风速的变化和风机的塔影效应都会导致风机出力的波动， 而其波动正好处在能够产生电压闪变的频率范围之内（低于25 Hz） ， 因此， 风机在正常运行时也会给电网带来闪变问题。
2.2.3发电计划与调度
风力发电并网以后， 如果电力系统的运行方式不相应地做出调整和优化， 系统的动态响应能力将不足以跟踪风电功率的大幅度、高频率的波动， 系统的电能质量和动态稳定性将受到显著影响， 这些因素反过来会限制系统准入的风电功率水平， 因此有必要对电力系统传统的运行方式和控制手段做出适当的改进和调整， 研究随机的发电计划算法和AGC算法， 以便正确考虑风电的随机性和间歇性特性。有文献的研究表明， 旋转备用的容量和类型对系统的可靠性、安全性指标的影响都是至关重要的。燃气轮机组和柴油机组反应速度快， 很适合作为旋转备用机组配合风电场的运行， 但是其燃料费用昂贵， 这种方案明显提高了系统正常的运行成本， 风电的价值也因此大打折扣。有人研究了较高水平的风电穿透功率对系统的发电计划、经济调度、调频和调峰等控制手段的影响， 讨论了修改发电计划的方法、成本及修改发电计划可能带来的收益。提出一种梯度穿透功率约束的概念，其实质是限制风电功率的变化率， 防止水火电机组频繁调整出力， 增加运行及维护成本
3、完善风力发电质量的解决方案
3.1协调产业发展：电网的建设及管理工作同风力发电并网发电产业之间的互相不适应，有关风力发及并网发电过程中的相关的技术指标与并网发电的建设工作至始至终都没有得到相应的规划及建立。如果想要从根本上解决现有的问题，关键就是要强化地区风电场的协调与发展的工作，我们应该针对以上存在的问题，可以采取以下相应的措施，第一，政府与地方组织应该强化风力发电及并网发电运行过程中的协调与发展作业，规划、分配并网发电运行的区域，而且针对各个地方长期性的风力发电及并网发电规划及发展给予充分的考察与评估，对专项资金政府也应该给予合理的配置和优化的处理；第二，地区的电网企业和发电企业应该做好协调、运行、管理等相关的工作，同时更应该加强和气象站的合作力度，以确保风力发电及并网发电运行的中期及前期的相关准备工作，提高工作的可靠性及高效率性；
3.2将电源结构进行合理的优化，确保电网调峰的一系列要求最大限度得到满足：因为如果合理优化电源结构将能够最大限度的保证风力发电及并网发电在运行过程中的抗险能力，我们可以采取的以下几个方面的措施，增加水力发电与火力发电的构成比重，使的风力发电及并网发电系统的相应建设项目的电源结构得到合理优化；依据地区因素的实际情形来看，风力资源的地域分布与水力资源的地域分布并不是广泛性一一对应分布，这将是地区现阶段清洁能源地域分布过程中的最基本情况和信息，从这一方面来看，就水资源匾乏地区，我们可以灵活应变，风力发电及并网发电运行的建设作业，还可以配备相应比例的火力发电的项目。
3.3加快电网的发展方式转换进程，以新型技术为基础，并逐步提高电网的综合性能：大部分的实验研究结果证实了一个方面的问题，那就是风力发电的能源最明顯的缺陷在于供给过程中存在不稳定的因素，这势必会造成一系列问题，为了进一步完善风力发电及并网发电运行的构建质量，可以对的风电功率的预测的问题建立模型，由于风电功率波动的特殊性，普通的线性回归模型，多项式拟合，灰色预测等方法均不适用，因此我们选用对非线性具有良好预测能力的神经网络模型、SVM模型、指数平滑模型对风电功率进行预测，将数据分别带入三个模型进行预测，通过三个模型预测数据精度的对比，虽然三者在15%误差允许范围内准确率以及合格率大致相等，但在更高的误差要求下并网发电最为准确，因此推荐用并网发电进行预测风电功率数据。
4、结论
随着现代电网等科学技术的蓬勃发展，与此同时经济社会的现代化建设脚步日趋完善，百姓日益增长的物质文化和精神文化的需求刺激了同时期对新能源利用事业提出了较为全面、系统化的发展需求。综上所述，本篇文章针对风力发电及并网发电运行的建设及发展的影响因素。行之有效的对策相关问题做出了简要分析与说明，希望为今后的相关研究和实践工作的开展可以提供一定的参考和帮助。
参考文献：
[1]俞俊杰，吴国祥.双馈变速恒频风力发电空载并网控制策略[J].电工技术学报，2007（7）.
[2]严正.可再生能源并网发电的可靠性分析和节能分析[J].水电能源科学，2009（1）
[关键词]风力发电 风电并网 发展现状 措施
中图分类号：TM725 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）37-0073-01
1、风力发电发展现状
我国幅员辽阔，海岸线长，风能资源比较丰富。根据全国900多个气象站陆地上离地10m高度资料进行估算，全国平均风功率密度为100W/m2，风能资源总储量约32.26亿kW，可开发和利用的陆地上风能储量有2.53亿kW，近海可开发和利用的风能储量有7.5亿kW，共计约10亿kW。如果陆上风电年上网电量按等效满负荷2000小时计，每年可提供5000亿千瓦时电量，海上风电年上网电量按等效满负荷2500小时计，每年可提供1.8万亿千瓦时电量，合计2.3万亿千瓦时电量。
2020年规划目标是2000～3000万千瓦，风电在电源结构中将有一定的比例，届时约占全国总发电装机10亿千瓦容量的2～3%，总电量的1～1.5%。
2020年以后随着化石燃料资源减少，成本增加，风电则具备市场竞争能力，会发展得更快。2030年以后水能资源大部分也将开发完，近海风电市场进入大规模开发时期。
2、风电并网的问题
2.1主要问题
风能由于其自身特性使得它未被人们充分利用。风能资源通常远离负荷中心，风电场的输出随着风速风向的变化而变化，风力发电的特性目前尚未完全明确，所以制约了风力发电的发展。
2.2研究
2.2.1潮流与网损
在电力系统中， 发电厂一般都接在输电网上， 负荷则直接和配电网相连， 电能是从输电网流向配电网的。输电网一般呈环状结构， 电压等级高， 网络损耗小；配电网则呈树状， 结构松散， 电压低， 网损较大。风电场接入配电网以后， 减少了输电网向该地区输送的电力， 既缓解了电网的输电压力， 一般也会降低系统的网损。
在潮流问题上， 主要的研究热点在于风电场的模型。最简单的是P-Q模型， 根据风电场的有功功率和给定的功率因数， 估算风电场吸收的无功功率，然后作为一个普通的负荷节点加入潮流程序。如果考虑感应电机的稳态等值电路， 那么可以把无功功率写成有功功率以及电机阻抗的函数， 甚至可以引入风速作为输入量， 把有功功率表示成风速的函数。还有人建立了所谓的R-X模型， 把感应电机的滑差表示成端电压、有功功率和等值支路阻抗的函数，给定初始滑差和风速， 计算风机的电功率和机械功率， 根据两者的差值修正滑差， 反复迭代， 直至收敛。P-Q模型不需要额外的迭代步骤， 也可以得到相当满意的结果， 而R-X模型的计算量较大。
2.2.2电能质量
风力发电机组大多采用软并网方式， 但是在启动时仍然会产生较大的冲击电流。当风速超过切出风速时， 风机会从额定出力状态自动退出运行。如果整个风电场所有风机几乎同时动作， 这种冲击对配电网的影响十分明显。不但如此， 风速的变化和风机的塔影效应都会导致风机出力的波动， 而其波动正好处在能够产生电压闪变的频率范围之内（低于25 Hz） ， 因此， 风机在正常运行时也会给电网带来闪变问题。
2.2.3发电计划与调度
风力发电并网以后， 如果电力系统的运行方式不相应地做出调整和优化， 系统的动态响应能力将不足以跟踪风电功率的大幅度、高频率的波动， 系统的电能质量和动态稳定性将受到显著影响， 这些因素反过来会限制系统准入的风电功率水平， 因此有必要对电力系统传统的运行方式和控制手段做出适当的改进和调整， 研究随机的发电计划算法和AGC算法， 以便正确考虑风电的随机性和间歇性特性。有文献的研究表明， 旋转备用的容量和类型对系统的可靠性、安全性指标的影响都是至关重要的。燃气轮机组和柴油机组反应速度快， 很适合作为旋转备用机组配合风电场的运行， 但是其燃料费用昂贵， 这种方案明显提高了系统正常的运行成本， 风电的价值也因此大打折扣。有人研究了较高水平的风电穿透功率对系统的发电计划、经济调度、调频和调峰等控制手段的影响， 讨论了修改发电计划的方法、成本及修改发电计划可能带来的收益。提出一种梯度穿透功率约束的概念，其实质是限制风电功率的变化率， 防止水火电机组频繁调整出力， 增加运行及维护成本
3、完善风力发电质量的解决方案
3.1协调产业发展：电网的建设及管理工作同风力发电并网发电产业之间的互相不适应，有关风力发及并网发电过程中的相关的技术指标与并网发电的建设工作至始至终都没有得到相应的规划及建立。如果想要从根本上解决现有的问题，关键就是要强化地区风电场的协调与发展的工作，我们应该针对以上存在的问题，可以采取以下相应的措施，第一，政府与地方组织应该强化风力发电及并网发电运行过程中的协调与发展作业，规划、分配并网发电运行的区域，而且针对各个地方长期性的风力发电及并网发电规划及发展给予充分的考察与评估，对专项资金政府也应该给予合理的配置和优化的处理；第二，地区的电网企业和发电企业应该做好协调、运行、管理等相关的工作，同时更应该加强和气象站的合作力度，以确保风力发电及并网发电运行的中期及前期的相关准备工作，提高工作的可靠性及高效率性；
3.2将电源结构进行合理的优化，确保电网调峰的一系列要求最大限度得到满足：因为如果合理优化电源结构将能够最大限度的保证风力发电及并网发电在运行过程中的抗险能力，我们可以采取的以下几个方面的措施，增加水力发电与火力发电的构成比重，使的风力发电及并网发电系统的相应建设项目的电源结构得到合理优化；依据地区因素的实际情形来看，风力资源的地域分布与水力资源的地域分布并不是广泛性一一对应分布，这将是地区现阶段清洁能源地域分布过程中的最基本情况和信息，从这一方面来看，就水资源匾乏地区，我们可以灵活应变，风力发电及并网发电运行的建设作业，还可以配备相应比例的火力发电的项目。
3.3加快电网的发展方式转换进程，以新型技术为基础，并逐步提高电网的综合性能：大部分的实验研究结果证实了一个方面的问题，那就是风力发电的能源最明顯的缺陷在于供给过程中存在不稳定的因素，这势必会造成一系列问题，为了进一步完善风力发电及并网发电运行的构建质量，可以对的风电功率的预测的问题建立模型，由于风电功率波动的特殊性，普通的线性回归模型，多项式拟合，灰色预测等方法均不适用，因此我们选用对非线性具有良好预测能力的神经网络模型、SVM模型、指数平滑模型对风电功率进行预测，将数据分别带入三个模型进行预测，通过三个模型预测数据精度的对比，虽然三者在15%误差允许范围内准确率以及合格率大致相等，但在更高的误差要求下并网发电最为准确，因此推荐用并网发电进行预测风电功率数据。
4、结论
随着现代电网等科学技术的蓬勃发展，与此同时经济社会的现代化建设脚步日趋完善，百姓日益增长的物质文化和精神文化的需求刺激了同时期对新能源利用事业提出了较为全面、系统化的发展需求。综上所述，本篇文章针对风力发电及并网发电运行的建设及发展的影响因素。行之有效的对策相关问题做出了简要分析与说明，希望为今后的相关研究和实践工作的开展可以提供一定的参考和帮助。
参考文献：
[1]俞俊杰，吴国祥.双馈变速恒频风力发电空载并网控制策略[J].电工技术学报，2007（7）.
[2]严正.可再生能源并网发电的可靠性分析和节能分析[J].水电能源科学，2009（1）