风电机并网措施和技术

风能是最具有开发价值的新动力，风能是散布最广，离咱们最近，取用最便利的无污染的清洁动力，用好风电对减少碳排放，改善环境意义严峻。风能也是储量巨大的新动力，风能取之不尽，用之不竭，并具有相对最低的开发本钱，所以风电的开展应该作为新动力开展的要点。
　　
　　我国是一个内陆大国，又是一个海岸线最长的国家，陆地的风速与滨海的风速特色是彻底不同的，并且滨海有飓风对风电机形成要挟。所以咱们在开发风能的技能上应当有所区别，在风电机的规划上应该体现不同的特色，关于陆地风电机应彻底侧重进步和风发电功能，关于滨海风电机应彻底侧重较高风速的特色，并且要彻底具有抗飓风才能。也便是说风电机的外形和特色是彻底不同的，只要这样才干充分进步陆地和滨海在时刻最长、最劲风速区间的风能使用率，才干确保风电机的发电时刻最长，风电的输出量最安稳，风电的发电量最大，才干确保我国风能的充分使用，才干确保我国风电工业健康开展。所以咱们将开发出“陆地和风高效新式风电机”和“滨海抗飓风新式高效风电机”。还有大规划风电场建设也是我国壮举，我国特色，面临大规划风电机并网这个世界难题，咱们将采纳“智能火电厂”作为配套措施，并使用惯性储能设备和电控技能来处理这个世界难题。
　　
　　(一）陆地和风高效新式风电机
　　
　　风电开发对我国来说才刚刚起步，风电占全国的用电量还十分小，面临如此巨大的商场，为什么咱们的80多家生产企业大部分产能闲置？为什么会呈现严峻产能过剩？有人认为是电网瓶颈的约束，也有大部分人认为是工业开展过快过热形成的。这些问题与风电工业巨大的开展空间相比，能够说是微乎其微的。现在大家都盯着国家和当地的那点风电项目必定是不行的，咱们应该在风电机的推行遍及上寻觅“突破口”，我国地域广阔，急需用电、许多用电的当地许多，任何山区、草原、边防站、海岛、勘探单位、企业厂矿，锻炼单位等，这些当地蕴藏着巨大的开发空间，假如这些商场得到开发，都用上大型风电设备，不光能够使这些企业产能得到释放，还可能会岀現产能不足的问题。所以咱们要在风电机的遍及推行上下功夫，大幅进步风电机和风发电功能，适合在全国各地推行；大幅下降风电机本钱，使风电本钱小于火电和水电，进步风电的竞争才能。
　　
　　我国陆地风速较低，有多风区域，但都较偏僻，大部分是少风区域，咱们要让少风区域也用优势电机，就必须大幅进步和风发电功能。现在欧美的风电技能都是以海洋性气候开展起来的高风速风电机，陆地运用最大的缺陷是发电功率太低，三级风以下基本没有发电才能，规划风速是13~15米/秒，也便是要到达七级劲风才干满负荷，这样的劲风在陆地很稀有。还有风电机的高昂本钱也不利于风电机推行遍及。进步发电量，下降风电机本钱是现在迫切处理的问题。
　　
　　我国风电工业的“突破口”在于生产开发和风高效的新式风电机，这种风电机功能应当是一、二级风就能启动，三四级风就能很好发电，五级风就能够到达满负荷，适合在全国大部分区域推行运用，具有良好的并网安稳性，风电机本钱下降60%以上，基本完结免维护，让人人都敢用，人人都好用，并能够完结在三年内回收出资，风电机优秀的发电功能和低本钱将为风电工业的开展拓荒巨大的空间。
　　
　　首先各工矿企业都有设备大型风电设备的需求，假如能一次出资，享受二、三十年的收益，设备风电机的积极性必定十分高，关于大型锻炼单位，一般都有自己的发电厂，假如能够许多使用风电，起到节能减排的效果，对进步企业效益有很大的帮助，低本钱的风电必定会得到许多推行运用，全国的工矿企业蕴藏着巨大的风电商场，这个商场的规划将比国家出资在建的“陆地三峡”大数倍。我国各地还有许多的火电厂，在电厂周围都能够布满风电机，能够完结风电与火电的互补，并能够随时依据风电调控火电，这对下降火电厂的碳排放是十分有利的，并且出资较小，操控灵活，获得效益显著，这些火电厂周围衍生出来的风电场规划不会小于“陆地三峡”的规划，进一步扩展了风电的开展空间。我国还有散布在山区的数百个水电站，山顶都有很丰富的风能，因为新式风电机能够完结免维护，并且设备便利，本钱和设备费用都较低，不需要太大的出资就能够完结规划化运营。风电最大的不足便是具有间歇性，而水电最大的长处便是调控便利，风电和水电能够说是一种完美结合，并将成为风电的一种开展方向，又为风电开展拓荒巨大的开展空间。所以，大力开展低本钱的适合在全国各地推行的和风高效新式风电机是促进风电工业开展，处理风电产能过剩的“突破口”。
　　
　　（二）滨海抗飓风新式高效风电机
　　
　　我国有很长的海岸线，滨海蕴藏着十分丰富的风能资源，因为飓风对风电机的损坏很大，严峻阻碍了滨海风能的开发。海优势电技能一直都是国外研制的要点，但在抗飓风技能上始终没有严峻突破，叶片技能和操控技能也没有严峻改善，国外在开发海优势能的过程中也遭受了巨大的丢失。虽然飓风对风能的开发形成了很大的要挟，但仍不能阻挡人们开发海优势电的热情，现在海优势力发电已经悄然兴起。我国海优势能资源储量远大于陆地风能，储量10m高度可使用的风能资源超越7亿kW，并且距离电力负荷中心很近。假如能够得到有效开发，将对我国经济开展供给有力保障，也为节能减排的目标作出贡献。
　　
　　从理论上讲进口风电机组的运转风速达50~60m/s，12级飓风的均匀风速是34m/s，也便是说风电机组能够在任何暴风暴雨中运转，强度还有充裕。但现实却是残酷的，2003年13号飓风“杜鹃”，2006年1号飓风“珍珠”和8号飓风“桑美”别离形成了广东汕尾红海湾风电场，南澳风电场和浙江苍南鹤顶山风电场的风机严峻损毁。从风电机组操控系统的原理来讲，当风电机处于暴风状况时，能够自动调节风轮叶片自动卸载，使叶片与风向平行，这样叶片遭到风的效果力最小，也就抵抗了风的损坏效果。但风电机在飓风中损毁，阐明风电机的操控技能还不安稳和牢靠，并存在严峻缺陷。
　　
　　现有叶片都十分巨大，大型叶片带来的巨劲风载是形成风电机不安稳和强损坏性的元凶巨恶，严峻影响了风电机的正常运用，带来高额维护费用也是风电工业无法接受的，特别是滨海风电机会遭到飓风的严峻损毁，形成的丢失是巨大的。还有操控系统的滞后性也是形成滨海风电机在飓风中损毁的主要原因。咱们要处理抗飓风问题，就必须处理高风载问题和操控系统的滞后性问题。而现有叶片的高风载是无法改动的，叶片的功能决议了高风载的特性，仅靠改善无法改动高风载特性。咱们现在应该做的便是彻底改动风电机结构，只要改动叶片高风载的损坏力，才干确保风电机的安稳和安全，才干处理风电机的抗飓风问题。还有操控系统的滞后性问题，将操控系统改的更活络是不是就能够改动操控滞后的问题？答案是否定的。搞风电研究的人对风向标都十分了解，自然界中风向的改变是很快的，风电机很巨大，不可能在短时刻完结调整过程。反而言之，便是咱们做到了很活络，偏航设备和变浆矩设备在飓风中不断进行调整作业，长时刻的超负荷运转，会形成操控设备的发热，发热就会导致操控设备自动停机，变桨距设备担负着叶片的卸载功能，假如停止作业，叶片就会遭到强劲风载的效果，并对风电机形成强烈冲击，形成风电机的损坏。假如不断机，操控设备就会发热焚毁，导致叶片操控失灵，失掉卸载功能，最终依然使风电机遭到冲击损坏。所以，现有操控系统是不能满意在飓风状况进行卸载功能的。
　　
　　咱们要开发抗飓风风电机，首先要处理叶片的强风载问题，选用小型叶片涡轮是进步抗风强度的最有效方法，小型叶片涡轮又有获取风能功率低的缺陷，为了战胜这个缺陷，咱们能够选用添加叶片涡轮数量的方法进步风能获取功率，因为小叶片涡轮受风面积很小，所受风载也很小，能够确保叶片不会在飓风中损坏，风电机有几十个小叶片涡轮，它们所受风力是涣散均匀的，不会对风电机形成冲击损坏，能够大幅进步风电机的抗风才能。咱们还要处理风电机操控系统的滞后性问题，在风速和风向改变很大的状况下，任何的操控系统都是对设备的束缚和约束，最好的方法是顺从其美，靠风力自动调整风向，这样的调整才最准确、最及时，遭到的风力也会最小。所以咱们要省掉偏航设备和变浆矩设备，风电机靠风力完结调整风向的过程，不会存在滞后性，也不会存在故障，并使结构得到简化，本钱得到下降。
　　
　　（三）大规划风电机并网措施和技能
　　
　　大规划风电机并网至今仍是世界性难题。欧洲国家电网都是联网的，电网中有风电、水电、火电、核电还有气电，智能电网能够彼此和谐、彼此弥补、彼此平衡，是十分强壮的智能电网。但因为风电机的并网安稳性没有确保，所以仍选用涣散入网的方法，风电场规划都较小，当风速和风向改变很大时，风电机不安稳，不能满意并网条件，此时风电机能够随时脱网；风电机安稳后，又能够随时入网，不会对电网形成太大的冲击。象丹麦等国虽然风电占20~30%，但都是涣散接入，并制订风电并网导则严厉规则了接入点的风机数量和容量，并规则接入和退出的规范，丹麦国家电网公司每天会从三个不同的气象预报公司接收四次天气预报，然后使用先进的软件系统猜测何时天气预报所述的风力改变会影响到风机，以及剖析这些改变对整个电力系统带来的影响，进行快速的人工干预。但是，实践风速和猜测风速彻底符合的状况很少。这种被迫的、不准确的操控方法对我国必定是不适用的，我国大型的风电场瞬间发生的冲击电流就足以让电网瘫痪，不可能有时刻进行人工干预。所以大规划并网国外也没有成功经验能够学习，咱们也不可能建成比欧洲还强壮的智能电网，便是建成了也不能处理并网问题。
　　
　　咱们经过简略的量化核算来阐明这个问题，一个千万千瓦级风电场会有500~600飓风电机组，咱们选取2.5MW风电机数据进行核算，风电机的牌子是德国Nordex公司N80，咱们取较低数据，当风速5m/s，功率是120kw，当风速6m/s，功率是248kw。当风速改变为1m/s时，功率的改变是128kw，假如按100飓风电机核算，功率改变值就达12800kw，1万千瓦的冲击能量不知道要多强壮的智能电网才干接受？并且这个核算值已经很小了，咱们是按低风速，小的改变量进行核算的，实践的风速改变要大许多，并且风向的改变对风电机功率的影响比风速还要大。所以，实践运用中的冲击能量要比这个值大许多，将是十分惊人的，咱们必须认真对待。
　　
　　大规划风电机并网发生的许多峰值电流是影响电网安全的最大要挟，要处理大规划风电机的并网问题，必须处理风电的峰值电流对并网安稳性的影响！处理并网问题仅用智能电网的方法很难处理，风电发生的强壮峰值电流要被缓冲和吸收，就必须接入一个满足强壮的负载，火电厂是一个强壮的发电源，咱们也能够将火电厂变成一个强壮的负载，来吸收风电的冲击电流。智能火电厂不仅能起到弥补水源的效果，并且能起到水库的效果，对洪水起到缓冲和吸收的效果。