0引言
風能作為一種可再生資源，以其低污染和巨大儲量的優(yōu)勢備受青睞。近年來，隨著綠色發(fā)展戰(zhàn)略的持續(xù)推進，我國在風力發(fā)電技術領域取得了顯著成就。風力發(fā)電的總裝機容量和并網(wǎng)規(guī)模持續(xù)增長，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民生活提供了豐富的電力資源。盡管如此，風力發(fā)電的并網(wǎng)過程涉及眾多技術與管理上的復雜問題。為了加速風能這一新能源的利用，必須根據(jù)風力發(fā)電的獨特屬性，采取針對性的技術措施，以不斷提升并網(wǎng)效率和供電品質。進一步優(yōu)化我國的電力供應結構，促進風電及新能源產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展，將為實現(xiàn)能源的綠色低碳轉型目標提供堅實的支持。
1風力發(fā)電
1.1概述
我國風能資源豐富，尤其在三北和東南沿海地區(qū)。風力發(fā)電是新能源的重要形式，其核心是風力渦輪系統(tǒng)，包括風力渦輪機、機艙和塔架。風力渦輪機將風能轉換為機械能，其葉片需高強度且輕量化。葉片通常為雙流線型，有時采用S形。由于自然環(huán)境影響，風力發(fā)電設備需定期維護。塔架支撐風力發(fā)電設備，高度根據(jù)風力渦輪機直徑和風資源剪切指數(shù)決定，一般在70-140米。發(fā)電機將機械能轉為電能，容量與葉片長度相關。風力發(fā)電在能源結構中的地位不斷上升，對綠色能源轉型有重要作用。當前研究熱點包括降低風力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)損耗和提高其電壓調(diào)節(jié)控制能力。
1.2特點
風力渦輪機通過葉片旋轉將風能轉化為機械能，進而由發(fā)電機轉換為電能。風力發(fā)電系統(tǒng)主要由風扇葉片和發(fā)電機組成。葉片旋轉帶動發(fā)電機，實現(xiàn)風能到電能的轉換，有助于減少對傳統(tǒng)能源的依賴，推動綠色能源的發(fā)展。
2風力發(fā)電并網(wǎng)技術
風力發(fā)電涉及多種技術，如模擬、電力調(diào)度、預測和實驗檢測。仿真技術通過模型模擬風電運行，揭示問題并優(yōu)化機組并網(wǎng)。電力調(diào)度技術依賴準確預測，控制風能對電網(wǎng)的影響。風電預測技術結合天氣模型，分析風速風向數(shù)據(jù)，準確預測風機狀態(tài)和功率輸出，克服惡劣天氣挑戰(zhàn)，深入理解功率波動，實現(xiàn)風能控制。實驗檢測技術通過現(xiàn)場實驗獲取關鍵參數(shù)，評估電網(wǎng)性能，優(yōu)化系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
3風力發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)控制
3.1風力預測控制
風力預測控制對風力發(fā)電至關重要，因為風力的不穩(wěn)定影響發(fā)電穩(wěn)定性。風力預測控制技術通過準確預測風力，動態(tài)調(diào)整風電系統(tǒng)，提高電網(wǎng)穩(wěn)定性和整合效率。預測過程分為短期和中期，短期預測關注實時調(diào)整和優(yōu)化，而中期預測關注未來風電情況，為發(fā)電提供穩(wěn)定依據(jù)。
3.2大功率點跟蹤控制
大功率點跟蹤控制通過智能調(diào)節(jié)風力渦輪機的速度或槳距角，以適應不同風速，確保高效輸出。這需要高效的控制系統(tǒng)和算法，它們實時監(jiān)測風速和運行狀態(tài)，進行適當調(diào)整。在低風速時，系統(tǒng)增加速度以利用更多風能；在高風速時，通過調(diào)整槳距角減少風力，避免損壞。這種控制策略提升了發(fā)電效率，并確保了風電機組的安全穩(wěn)定。fantasy_city2016
3.3有功功率和無功功率控制
風電并網(wǎng)系統(tǒng)提供有功和無功功率，對電網(wǎng)電壓質量有重要影響。為保證電壓穩(wěn)定性，需配備無功補償設備并進行精細控制。風電機組接入點的電壓調(diào)整特性需分析。有功功率通過調(diào)整風力渦輪機輸出功率來控制，以匹配電網(wǎng)需求，包括控制轉速或槳距角，實現(xiàn)功率點跟蹤，并在必要時限制功率。無功功率控制通過調(diào)整發(fā)電機無功輸出來提升電壓質量，使用無功補償裝置如靜止無功發(fā)電機或電容器組來維持電網(wǎng)電壓穩(wěn)定。
3.4電能質量監(jiān)測與控制
新能源發(fā)電的增加對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定構成挑戰(zhàn)，需加強風力發(fā)電系統(tǒng)中電能質量監(jiān)測控制。實時監(jiān)測關鍵參數(shù)如電壓波動和電流諧波，有助于及時發(fā)現(xiàn)并網(wǎng)運行中的電能質量問題?，F(xiàn)代技術的應用極大提升了風電系統(tǒng)的監(jiān)測和維護效率，特別是通過大數(shù)據(jù)和云計算技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠程傳輸和集中處理，進一步提高了監(jiān)測效率。
4風力發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)化策略
4.1評估風能資源
構建風力發(fā)電預測模型，結合天氣數(shù)據(jù)預測發(fā)電波動。利用風電波動特性及傳統(tǒng)發(fā)電靈活性，保持電力系統(tǒng)平衡。引入儲能技術，通過能量儲存和釋放調(diào)節(jié)波動，減少系統(tǒng)影響，提升穩(wěn)定性和可靠性。智能控制算法實時監(jiān)測調(diào)整風力發(fā)電，加快系統(tǒng)響應，提高穩(wěn)定性，增強風力發(fā)電效率和可靠性。
4.2優(yōu)化機組布局
優(yōu)化發(fā)電機設計和控制策略至關重要。采用電磁設計理念，改善磁路形狀，減少能量損失，提升轉換效率。改進電流控制算法和電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，增強響應速度和穩(wěn)定性，提高運行效率。適度降低運行溫度，采用快速冷卻系統(tǒng)和優(yōu)質絕緣材料，減少熱損失，提升熱效率?？紤]材料、工藝和環(huán)境因素。定期檢查、清潔和潤滑發(fā)電機，保持良好狀態(tài)，減少磨損和損耗，延長使用壽命，提高效率。專業(yè)維修人員和設備操作人員的配合，進行深入保養(yǎng)，減少故障損失，確保長期穩(wěn)定運行。
4.3改善負荷特性
智能電網(wǎng)利用實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，迅速準確地調(diào)整負荷變化。在高峰時段，它優(yōu)化資源配置以增強供電能力；在低谷時段，它合理利用閑置產(chǎn)能以避免資源浪費。風電并網(wǎng)作為清潔可再生能源的利用方式，能顯著改善電網(wǎng)負荷特性，減少對傳統(tǒng)能源的依賴，降低負荷壓力。風電的隨機性和波動性有助于改善電網(wǎng)負荷波動，確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定和經(jīng)濟運行。
4.4增強輸電能力
電力電子技術在風力發(fā)電中扮演關鍵角色，旨在高效轉換風能為電能。該技術關注能源的有效利用和安全、穩(wěn)定的長距離電力傳輸。為減少傳輸損耗，風電行業(yè)正深入研究高壓直流（HVDC）技術，它允許在各種環(huán)境下高效、低損耗地傳輸電能。HVDC技術因其廣泛的應用潛力而備受關注。風力發(fā)電的遠距離輸電是關鍵研究領域，解決長距離輸電問題對于風力發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)至關重要。利用電力電子技術，可以確保風力發(fā)電的快速、穩(wěn)定傳輸，最大化其利用價值。
5 安科瑞Acrel-2000MG儲能能量管理系統(tǒng)
5.1系統(tǒng)概述
Acrel-2000MG儲能能量管理系統(tǒng)集成了數(shù)據(jù)采集、處理、存儲、查詢與分析、可視化監(jiān)控、報警管理、統(tǒng)計報表、策略管理以及歷史曲線等多項功能。特別地，策略管理功能支持多種控制策略，如計劃曲線、削峰填谷、需量控制和防逆流等。Acrel-2000MG不僅能夠實現(xiàn)對各個儲能單元的集中監(jiān)控和管理，還能夠與上級調(diào)度系統(tǒng)及云平臺進行數(shù)據(jù)通信和交互。它既能夠接收并執(zhí)行上級調(diào)度指令，也支持遠程監(jiān)控與運維，從而確保儲能系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、可靠和經(jīng)濟運行。
5.2應用場景
城市充電站、工業(yè)園區(qū)、分布式新能源、數(shù)據(jù)中心、微電網(wǎng)、高速服務區(qū)、智慧醫(yī)院和智慧校園等。fantasy_city2016
5.3系統(tǒng)結構
5.4系統(tǒng)功能
實施監(jiān)管
實時監(jiān)控微電網(wǎng)運行，涵蓋市電、光伏、風電、儲能、充電樁和用電負荷，以及收益、天氣和節(jié)能減排數(shù)據(jù)。
智能監(jiān)控
實時監(jiān)測系統(tǒng)環(huán)境、光伏組件、逆變器、風電控制逆變一體機、儲能電池、變流器和用電設備，以掌握微電網(wǎng)的運行狀況。
功率預測
進行分布式發(fā)電系統(tǒng)的短期和超短期發(fā)電功率預測，同時提供合格率和誤差分析。
電能質量
持續(xù)監(jiān)測微電網(wǎng)系統(tǒng)的電能質量和可靠性，包括電壓諧波、閃變、不平衡等穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)，以及電壓暫升/暫降、中斷等暫態(tài)數(shù)據(jù)，并進行錄波展示。同時監(jiān)測電壓和電流的瞬變。
可視化運行
實現(xiàn)微電網(wǎng)的無人值守管理，確保重要負荷和設備的持續(xù)監(jiān)控。
優(yōu)化控制
分析歷史用電和天氣數(shù)據(jù)預測負荷，結合分布式電源和儲能狀態(tài)進行經(jīng)濟優(yōu)化調(diào)度，以減少用電高峰時段的用電量和企業(yè)用電成本。
收益分析
用戶能查看光伏、儲能、充電樁的日常電量與收益，并切換至年報以查看月度數(shù)據(jù)。
能源分析
分析光伏、風電、儲能設備的效率，評估其性能和狀態(tài)。
策略配置
微電網(wǎng)配置涉及設定系統(tǒng)組成、基礎參數(shù)、運行策略和統(tǒng)計值。策略包括計劃曲線、峰谷調(diào)節(jié)、需量控制、新能源利用和逆功率控制等。
5.5設備選型
6結束語
綜上所述，作為近年來我國快速發(fā)展的可再生資源之一，風力發(fā)電在優(yōu)化能源結構、減少碳排放、保障電力供應安全等方面發(fā)揮了重要作用。然而，風力發(fā)電行業(yè)也面臨著一些挑戰(zhàn)，風力的不確定性、儲存困難以及并網(wǎng)過程中的這些問題都降低了風電的利用率，無法發(fā)揮出風力發(fā)電的大潛力。為了應對這些挑戰(zhàn)，以后相關技術及領域的研究開發(fā)應側重于提高風電預測的準確性。通過遙感技術、計算機技術的應用，結合大數(shù)據(jù)與人工智能技術，更準確地預測風能變化趨勢，優(yōu)化風電場的運營和管理，為我國電力供應及新能源行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出更大貢獻。
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