风电新能源发展与并网技术关键

风电新能源发展与并网技术关键

谢少华

（南方电网综合能源广西有限公司，广西南宁530001）

摘要：随着能源需求的不断增长，新能源在全球范围内得到了广泛的发展。其中，风能是最为成熟和广泛应用的新能源之一。风电新能源发展与并网技术是实现可持续能源发展的关键。因此，本文对风电新能源发展与并网技术关键展开研究，分析风电新能源面临的挑战，并结合实际提出合理的对策，以便于提升推动风电新能源的发展，同时也为其他相关理论研究人员提供一定的参考价值。

关键词：风电；新能源发展；并网技术

引言

随着全球能源消耗的不断增加和对环境保护的日益关注，可再生能源已成为未来能源发展的重要方向。风能作为可再生能源的一种，得到了越来越广泛的关注和应用。然而，由于风能的不稳定性和难以控制性，风电并网技术对于实现风能的大规模应用和电网稳定运行至关重要。风电并网技术不仅涉及到风电场的设计和建设，还需要考虑到电网运行的安全性和可靠性。本文将探讨风电并网技术的现状、挑战和发展方向，旨在为风电并网技术的优化提供参考。

1风电新能源的发展现状

风能作为一种清洁、可再生的能源，受到了全球范围内的广泛关注和应用。目前，全球风电装机容量已经超过700GW，其中中国、美国和欧洲等国家和地区是全球风电装机容量最大的地区。据统计，2019年全球新增风电装机容量约60GW，预计到2030年，全球风电装机容量将达到了2100GW，年平均增长率约为6.3%[1]。

在风电技术方面，随着技术的不断发展和成熟，风电机组的容量也不断提高。当前，风电机组的容量已经从过去的几十千瓦逐渐发展到数兆瓦甚至更高。同时，风电机组的转速和叶片材料等方面也得到了不断的改进，使得风能转化效率得到了提高，风电的经济性和可靠性也得到了提升。

在政策方面，各国政府纷纷出台了鼓励发展风能的政策和措施。例如，欧盟将其可再生能源目标定为到2030年，可再生能源在总能源消费中占比将达到32%。中国政府也提出了“十四五”规划，计划到2025年，新能源装机容量占总装机容量的比重达到25%左右，到2030年达到50%以上[2]。这些政策和措施为风能产业的快速发展提供了重要的支持和保障。

然而，风能产业发展仍面临着一些挑战。如风电资源的分布不均、风能的不稳定性和可预测性等因素，给风电的接入电网带来了一定的困难，如何优化风电并网技术成为了一个重要问题。同时，风电机组的制造和维护等方面的成本也较高，限制了其在一些地区的普及应用。因此，未来需要在技术、政策和经济等方面继续推进，以进一步推动风能产业的发展和应用。

2风电新能源面临的挑战

2.1风电新能源的不稳定性

尽管风能作为一种可再生、清洁的能源受到广泛关注，但是由于风力资源的分布不均和风能的不稳定性，使得风电场的发电量不稳定，存在一些问题。首先，风电场的发电量随风速、风向等气象条件的变化而变化，这使得风电场的发电量存在一定的波动性，对电网稳定性产生了一定的影响。其次，由于风能的不可预测性，风电场的发电量难以精确预测，给电力市场和电力调度带来了一定的挑战。此外，由于风电机组的特性，当风速超出一定范围时，风电机组需要停机以避免损坏，这也影响了风电场的发电效率和稳定性。

2.2风电新能源的可靠性

风电新能源作为一种可再生的清洁能源，受到了广泛的关注和推广。然而，由于其天气变化、地理位置、设备维护等多种因素的影响，风电新能源在可靠性方面面临一定的挑战。首先，风能的可靠性存在一定的局限性。由于天气的变化和地理位置的限制，风能发电的稳定性和可靠性存在一定的不确定性。例如，在某些时段和区域，由于天气条件不利，风电场的发电量可能会受到影响，甚至停机，这对电力系统的稳定性和可靠性产生了一定的影响。其次，风电设备的可靠性也是一个需要解决的问题。风电设备的运行需要考虑其制造工艺、材料选用、电路设计、控制系统等多个方面，任何一个环节出现问题都可能导致设备故障。而且，由于风电设备的使用寿命较长，维护保养工作也十分重要，如果不及时维护，可能会对设备的可靠性和安全性造成威胁。

2.3风电新能源的成本

风电新能源的建设和运营成本相对于传统的火电和水电等能源较高。其中，建设成本包括风力发电设备的采购、安装、施工等方面的费用，运营成本包括设备的维护保养、运行管理、用电成本等方面的费用[3]。由于风电新能源的发电量受天气和地理条件等多种因素的影响，因此其运营成本较为不稳定。另外，风电新能源需要依赖于政府补贴和支持才能够保持其持续发展。尽管政府在推广清洁能源方面投入了大量的资金和政策支持，但随着补贴的逐渐减少和市场竞争的加剧，风电新能源的成本压力也逐渐加大。

3风电并网技术优化对策

3.1灵活控制风电场发电功率

在风电并网中，由于风速和风向等自然因素的影响，风电场的发电功率存在不稳定性，这给电网的稳定运行带来了一定的挑战。为了解决这一问题，可以通过提高风电场的响应速度来实现对发电功率的灵活控制。采用先进的风电场控制系统，通过实时监测风速、风向等信息，并对发电机的转速、叶片角度等参数进行调节，实现对风电场发电功率的实时控制和调节。这样可以有效地缓解电网对风电场的不稳定性的影响，提高电网的稳定性和安全性。另外，可以通过储能技术来增强风电场的调峰能力。利用储能系统，将多余的风能储存起来，等到电网负荷需求高峰期时再释放出来，以满足电网对风电场的高负荷需求

[4]。这样可以实现对风电场发电功率的灵活控制和调节，同时提高电网的负荷调节能力，促进清洁能源的高效利用。除此之外，可以通过改善电网的规划和建设，提高电网的接纳能力和稳定性。通过优化电网的结构和布局，增加变电站和输电线路的容量和数量，提高电网的承载能力和调节能力。这样可以有效地减少电网对风电场发电功率的限制，提高风电场的可靠性和稳定性。

3.2采用智能电网技术

智能电网技术是一种基于信息通信技术和先进控制技术的新型电力系统，其具有高度的自适应性、互动性和智能化特征。在风电并网中，采用智能电网技术可以有效地解决风电场发电功率不稳定的问题，同时提高电网的安全性和稳定性。对此，智能电网技术可以实现对电网的实时监测和控制。通过安装传感器和控制设备，实现对电网负载、电压、频率等参数的实时监测和控制，可以有效地降低电网的风险和故障率，提高电网的稳定性和安全性。在风电场并网中，通过实时监测风速、风向等信息，并对发电机的转速、叶片角度等参数进行调节，可以实现对风电场发电功率的实时控制和调节，从而保证电网的稳定运行。另外，智能电网技术可以实现对电力系统的智能化管理和优化。通过采用先进的电力系统模型和算法，实现对电网的动态规划和优化，可以实现对电网的负荷分配、功率控制等方面的智能化管理，从而提高电网的效率和可靠性。在风电场并网中，可以利用智能电网技术实现对风电场发电功率的调度和管理，提高风电场的运行效率和可靠性。

3.3加强电网稳定控制

电网稳定控制是指通过调节电网的电压、频率等参数，控制电网负荷和发电功率之间的平衡关系，使得电网能够稳定运行。在风电并网中，电网稳定控制面临着更大的挑战，需要更加灵活和高效的控制策略。目前，常用的电网稳定控制算法包括PID控制、神经网络控制、模糊控制等。这些算法都有着各自的优缺点，针对不同的场景和需求可以选择相应的算法进行应用。通过采用先进的控制算法，可以提高电网稳定控制的精度和效率。另外，在风电并网中，需要根据风电场发电功率的变化情况，及时调整电网稳定控制策略，确保电网的稳定性和可靠性。常用的电网稳定控制策略包括削峰填谷、动态调度等，通过优化控制策略，可以有效地降低电网的振荡和失稳风险。

3.4加强电力设备检修维护

在风电并网中，电力设备的可靠性和稳定性对于保障系统运行的连续性和稳定性至关重要。首先，对于风电场的风力发电机组，应定期进行检修、维护和保养工作，以确保其正常运行。这包括对风力发电机组的机械部件、电气部件、控制系统等进行全面的检查和维修，以防止因设备故障导致的停机损失和维修成本。其次，电力设备的保护和监测系统也需要得到加强。这可以通过安装智能传感器、数据采集器、远程监控和诊断系统等实现。这些技术可以实时监测电力设备的运行状态，预测故障，并及时采取措施，避免事故的发生。另外，对于电力设备的更新换代也是保障设备运行可靠性的重要手段。采用新一代的设备可以提高设备的效率、降低运行成本，并具备更好的自适应性和稳定性。例如，使用新一代的智能电表、高压开关、变压器等设备，可以提高电力系统的运行效率和稳定性。

3.5加强对风电场的监测和管理

风电场的监测和管理包括对风速、风向、温度、湿度、空气质量等环境因素的监测，以及对风电机组、电力系统、设备状态等的实时监测和管理。首先，对于风能资源的监测，需要通过安装风能测量仪器、气象站等设备，对风场的风速、风向、温度、湿度等环境因素进行实时监测和分析。这有助于对风电场的资源进行科学评估和管理，以提高风能的利用率和降低发电成本。其次，对于风电机组的监测和管理，需要通过安装远程监控和诊断系统，实时监测风电机组的运行状态和性能参数。这有助于提前预测机组故障，及时进行维修和保养，从而减少机组故障的发生，保证风电场的稳定运行。

4风电并网技术发展趋势

4.1多能互补并网：为了更好地发挥风电并网的优势，未来将加强与其他新能源的协同发展，例如太阳能、水能等。多能互补并网可以更加平稳地输出电力，提高电网的稳定性。

4.2智能化控制：随着智能化技术的发展，未来风电场将采用更加先进的智能化控制系统，可以更加精准地控制风机的转速和出力，提高风电场的发电效率。

4.3高压直流输电：传统的交流输电方式存在输电距离短、输电效率低等问题，而高压直流输电技术可以有效地解决这些问题。未来，风电场将逐渐采用高压直流输电技术，提高输电效率和稳定性。

4.4能量储存技术：风电场的不稳定性一直是其发展的一个难点，而能量储存技术可以有效地解决这个问题。未来，风电场将采用更加先进的能量储存技术，例如电池储能、超级电容器等，提高风电场的可靠性和稳定性。

5结论

风电新能源是未来能源发展的重要方向之一，而风电并网技术是实现风电新能源大规模利用的关键。但目前而言，风电并网技术的发展还面临着一些挑战和问题，例如风电场的不稳定性和成本问题。然而，随着技术的不断发展和优化，风电并网技术也将逐渐得到解决。未来，我们可以看到风电并网技术将朝着多能互补并网、智能化控制、高压直流输电、能量储存技术和大数据技术应用等方向发展。

参考文献

[1]唐珉,张文宝,刘建刚.风电新能源的并网技术分析[J].集成电路应用,2022,39(09):122-123.

[2]旋继新,马素红.风电新能源并网技术研究[J].产业创新研究,2022(06):19-21.

[3]李冬冬.风电新能源发展与并网技术研究[J].智能城市,2021,7(11):115-116.

[4]刘国辉.风电新能源发展与并网技术研究[J].内蒙古煤炭经济,2021(10):183-184.

作者信息：谢少华，1975.5出生，男，汉族，广西南宁市人，电力工程技术工程师，本科学历，研究方向：光伏发电的投资与建设，风力发电接入电网的研究。