電氣新能源技術(shù)論文

1、電氣新能源技術(shù)淺談風(fēng)能發(fā)電淺談風(fēng)能發(fā)電摘要：風(fēng)能作為清潔能源 發(fā)展十分迅速，在風(fēng)電發(fā)揮在那過程中也必然有利有弊， 文章針對風(fēng)電發(fā)展的現(xiàn)狀以及風(fēng)電并網(wǎng)的利弊做了簡要的分析并提出了一點參考的解決方案，但是風(fēng)電作為極具潛力的能源所需的研究和探索不是一朝一夕可 以完成的。關(guān)鍵詞：風(fēng)能發(fā)電；電壓波動；系統(tǒng)影響；風(fēng)電規(guī)劃；風(fēng)電問題引言縱觀世界范圍，能源形勢不容樂觀，煤炭資源日漸匱乏，以目前的消耗速度 來看支撐不到2050年；石油資源價格不斷飆升，世界范圍內(nèi)的是有爭奪愈來愈 烈；環(huán)境污染問題又不容忽視成為了全球各國普遍關(guān)注的問題。電能作為一種清潔可再生的二次能源受到了普遍的青睞， 但是電能的產(chǎn)生對一次能源的

2、消耗量相 當(dāng)巨大，因此尋找一種清潔的一次能源來發(fā)電就逐漸受到了普遍的關(guān)注。風(fēng)能發(fā)電也就應(yīng)運而生。但是風(fēng)能發(fā)電也存在這一些難以解決的問題，如風(fēng)電并網(wǎng)對系統(tǒng)的影響以及風(fēng)力發(fā)電的規(guī)劃是擺在眼前的現(xiàn)實問題。1973年的石油危機之前，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)仍處于科學(xué)研究階段，主要在高校 和科研單位開發(fā)研究，政府從技術(shù)儲備的角度提供少量科研費。1973年以后，風(fēng) 力發(fā)電作為能源多樣化措施之一，列入能源規(guī)劃，一些國家對風(fēng)力發(fā)電以工業(yè)化 試點應(yīng)用給予政策扶持，以減稅、抵稅和價格補貼等經(jīng)濟手段給予激勵，推進了風(fēng) 力發(fā)電工業(yè)化的發(fā)展。進入九十年代，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)日趨成熟，風(fēng)場規(guī)模式建設(shè)； 另一方面全球環(huán)境保護嚴(yán)重惡化，發(fā)達國

3、家開始征收能源和碳稅，環(huán)保對常規(guī)發(fā) 電提出新的、嚴(yán)格的要求。情況變化縮短了風(fēng)力發(fā)電與常規(guī)發(fā)電價格競爭的差距，風(fēng)力發(fā)電正進入商業(yè)化發(fā)展的前夜。近年，世界風(fēng)力發(fā)電如雨后春筍，逐年以二位數(shù)速度迅猛增長，截至1998年, 全球裝機9689MW裝機容量前10名的國家是：德國2874MW美國1890MW丹麥 1400MW印度968MW西班牙834MW荷蘭364MW英國331MW中國223MW意 大禾I180MVW瑞典174MW我國風(fēng)力發(fā)電起步于八十年代末，集中在沿海和新疆、內(nèi)蒙風(fēng)能帶。1986 1994年試點,1994年新疆達坂城二號風(fēng)場首次突破裝機 10MMi年全國裝機 25MW）四年后，全國裝機223

4、MW1 曾長9倍，占全球風(fēng)力發(fā)電裝機的2.3%。1風(fēng)能發(fā)電優(yōu)勢突出：風(fēng)能發(fā)電對于環(huán)保貢獻巨大風(fēng)能資源量大質(zhì)優(yōu)，風(fēng)力發(fā)電優(yōu)勢突出，世界性范圍內(nèi)風(fēng)電發(fā)展迅速。到達 地球2%勺太陽能可轉(zhuǎn)化成風(fēng)能，以此來計，風(fēng)能總量比水能更大，有人算過，只需地面風(fēng)力的1% ,就能滿足全球發(fā)電能量需要。 而且風(fēng)能發(fā)電對環(huán)境無任何破 壞，只要修建必要的采風(fēng)發(fā)電裝置即可，不像水能發(fā)電那樣需要修建大壩蓄水發(fā) 電，必然會對環(huán)境做出一些不可自恢復(fù)的改變， 會影響當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)發(fā)展和原始的 自然景觀，有時甚至?xí)绊懙皆∶竦纳睢?對于由發(fā)電而引起的溫室氣體排放 問題來說，燃煤火電最嚴(yán)重，燃油火電次之，核電較少，風(fēng)電最少。核電雖然和

5、風(fēng)電的溫室氣體排風(fēng)量差不多，相比火電小了兩個數(shù)量級，但是核電的污染問題目前還沒辦法解決，因此風(fēng)力發(fā)電有著得天獨厚的優(yōu)勢。 從經(jīng)濟角度衡量，風(fēng)力 發(fā)電優(yōu)勢更加巨大，可謂一本萬利，只需前期建設(shè)裁縫發(fā)電設(shè)備和后期的較少的 維護費用即可，并不需要像火電核電那樣無限期的投入日漸高昂的成本。此外火電核電等熱電設(shè)備還必須耐受高溫高壓，風(fēng)電則沒此多余的擔(dān)心。風(fēng)力等級是根據(jù)風(fēng)對地面或海面物體影響而引起的各種現(xiàn)象，按風(fēng)力的強度 等級來估計風(fēng)力的大小，國際上采用的是英國人蒲福( Francis Beaufort 17741859)于1805年所擬定的等級，故又稱蒲福風(fēng)級，他把靜風(fēng)到颶風(fēng)分為 13級，如下：0靜風(fēng) C

6、alm靜、煙直上1軟風(fēng) Light air煙能表示風(fēng)向，樹葉略有搖動2輕風(fēng) Light breeze人面感覺有風(fēng)，樹葉有微響，旗子開始飄動，高的草開始搖動3微風(fēng) Gentle breeze樹葉及小枝搖動不息，旗子展開，高的草搖動不息4和風(fēng) Moderate breeze能吹起地面灰塵和紙張，樹枝動搖，高的草呈波浪起伏5清勁風(fēng) Fresh breeze有葉的小樹搖擺，內(nèi)陸的水面有小波，高的草波浪起伏明顯 時傾伏于地6 強風(fēng) 6 強風(fēng) Strong breeze大樹枝搖動，電線呼呼有聲，撐傘困難，高的草不7疾風(fēng) Near gale大樹搖動，大樹枝彎下來，迎風(fēng)步行感覺不變8大風(fēng)Gale可折毀小樹枝，

7、人迎風(fēng)前行感覺阻力甚大9烈風(fēng) Strong gale草房遭受破壞，屋瓦被掀起，大樹枝可折斷10狂風(fēng) Storm樹木可被吹倒，一般建筑物遭破壞11暴風(fēng) Violent storm大樹可被吹倒，一般建筑物遭嚴(yán)重破壞12颶風(fēng) Hurricane 陸上少見，其摧毀力極大風(fēng)力發(fā)電在世界范圍發(fā)展迅速：由于意識到風(fēng)力發(fā)電的巨大優(yōu)勢，世界各國都開始競相發(fā)展風(fēng)力發(fā)電。世界性的風(fēng)電發(fā)展以前所未有的速度進行著，全世界的風(fēng)電在1999年已經(jīng)達到了10000MWV而更值得驚奇的是這個數(shù)字在2000年的時候就已經(jīng)翻了 一番達到了20000MWZ上，2005年的時候又超過了 30000MW風(fēng)電發(fā)展主要以歐洲為主，占 到了風(fēng)

8、電總量的2/3,北美占到了 1/5,亞洲是1/8。德國作為風(fēng)電第一大國， 風(fēng)力發(fā)電總量是15688MW；占全國發(fā)電量的6.2%,占世界風(fēng)電總量的33%由于風(fēng)電的發(fā)展使德國的溫室氣體排放量大為減少，2004年德國新建1200多臺發(fā)電用風(fēng)車，裝機容量超過2000MW居世界首位。而目前相對風(fēng)電量最大的是丹麥， 目前的風(fēng)電總量已經(jīng)超過了全國發(fā)電總量的10%丹麥規(guī)劃到2030年，風(fēng)力發(fā)電將占總發(fā)電裝機的50 %我國的風(fēng)電事業(yè)發(fā)展也較為迅速，已從1997年排列在世界第十位而躍居到現(xiàn)在的第八位，預(yù)計今后還將有更大的進步。我國的風(fēng)力 資源相當(dāng)豐富，居世界首位，因此發(fā)展?jié)摿κ志薮?。目前開發(fā)還很不足，主要 在內(nèi)

9、蒙、新疆和沿海一些地區(qū)，但是還沒有形成真正的規(guī)模，有待于進一步的開 發(fā)和探索。中國風(fēng)力發(fā)電的資源配置2004年5月15日，一份由中國資源綜合利用協(xié)會可再生能源專門委員會、 綠色和平組織和歐洲風(fēng)能協(xié)會聯(lián)合發(fā)布的研究 報告風(fēng)力12的中文版在北京發(fā)布。報告認(rèn)為，到2020年,全球風(fēng)力發(fā)電裝機容量將達到12億千瓦，年發(fā)電 量3萬億千瓦時，能夠滿足世界電力需求總量的12%按照規(guī)劃，屆時中國的風(fēng)力 發(fā)電裝機容量將達到2000萬千瓦，占全球風(fēng)電總量的1.7%。中國氣象 科學(xué) 研究院生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象研究所的朱瑞兆教授告訴 了望東方 周刊，中國的風(fēng)能資源主要集中在兩個帶狀地區(qū)，一條是“三北（東北、華北、 西北）地

10、區(qū)豐富帶”，其風(fēng)能功率密度在200瓦/平方米300瓦/平方米以上，有 的可達500瓦/平方米以上，如阿拉山口、達坂城、輝騰錫勒、錫林浩特的灰騰梁 等，這些地區(qū)每年可利用風(fēng)能的小時數(shù)在 5000小時以上，有的可達7000小時以 上?！皬男陆綎|北，面積大、交通方便、地勢平，風(fēng)速隨高度增加很快，三北 地區(qū)風(fēng)能在上百萬千瓦的場地有四五個，這是歐洲沒法比的?！敝烊鹫捉淌?說：“而這個地帶的缺點是建網(wǎng)少，發(fā)出的電上不了網(wǎng)?！绷硪粭l是“沿海及其島嶼地豐富帶”，其風(fēng)能功率密度線平行于海岸線。沿 海島嶼風(fēng)能功率密度在500瓦/平方米以上，如臺山、平潭、東山、南鹿、大陳、 嶂泗、南澳、馬祖、馬公、東沙等島嶼，這

11、些地區(qū)每年可利用風(fēng)能的小時數(shù)約在 7000-8000小時，年有效風(fēng)能功率密度在200瓦/平方米以上?！毖睾u嶼的風(fēng)能 是全國最好的，這個地帶的優(yōu)點是建網(wǎng)好，電價高，缺點是地形復(fù)雜，且容易受臺 風(fēng)影響?！敝烊鹫捉淌谝?0米高處白風(fēng)能，計算出中國陸地風(fēng)能資源理 論 儲量為32.26億千瓦，經(jīng)過風(fēng)力機間的湍流和葉片面積修正，得出中國陸地實 際可開發(fā)的風(fēng)能約為2.53億千瓦，而據(jù)估計，中國近海風(fēng)能資源約為陸地的3倍, 所以，中國可開發(fā)風(fēng)能資源總量約為10億千瓦。其中青海、甘肅、新疆和內(nèi)蒙可 開發(fā)的風(fēng)能儲量分別為1143萬千瓦、2421萬千瓦、3433萬千瓦和6178萬千瓦， 是中國大陸風(fēng)能儲備最豐富的

12、地區(qū)。2風(fēng)力發(fā)電問題不容忽視在風(fēng)力發(fā)電巨大優(yōu)勢面前也不能盲目的樂觀， 由畢竟風(fēng)力發(fā)電所帶來的問題 還沒有十分完美的解決，好有待繼續(xù)研究和努力。風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)后會對系統(tǒng)產(chǎn)生不小的影響， 會影響到系統(tǒng)的電壓波動和電能 質(zhì)量，還會造成諧波污染。其中由風(fēng)電并網(wǎng)所引起的電壓波動和閃變是風(fēng)電并網(wǎng) 的主要負面影響。電壓波動為一系列電壓變動或工頻電壓包絡(luò)線的周期性變化，閃變是人對燈光照度波動的主觀視感。雖然現(xiàn)在風(fēng)力發(fā)電機組大都采用軟并網(wǎng)方 式，但是啟動時仍會產(chǎn)生較大的沖擊電流， 使得風(fēng)電機組輸出的功率不穩(wěn)定， 進 而會導(dǎo)致電壓的波動和閃變。電壓的波動和閃變會使電燈閃爍，電視機畫面不穩(wěn) 定，電動機轉(zhuǎn)速

13、變化嚴(yán)重影響到 工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量，在某些特殊行業(yè)電壓不穩(wěn)會使 一些精密的儀器出現(xiàn)測量錯誤，嚴(yán)重時還會引發(fā)重大事故。除了電壓問題，風(fēng)電 并網(wǎng)還會引入諧波污染。變速風(fēng)機需通過整流和逆變裝置接入系統(tǒng)，由于風(fēng)速并不能穩(wěn)定在一個特定值，因此會造成大量的諧波污染。雖然諧波污染對風(fēng)電并網(wǎng) 有較大影響，但與電壓波動相比就顯得小多了。轉(zhuǎn)風(fēng)電對電網(wǎng)功率和暫態(tài)穩(wěn)定性的影響風(fēng)力發(fā)電由于風(fēng)速變化莫測，使得風(fēng)電上網(wǎng)功率也隨之不斷振蕩，當(dāng)風(fēng)電的 擾動頻率接近系統(tǒng)固有的振蕩頻率時， 就會引起大幅度的功率振蕩，并且振蕩的 幅度會隨著擾動的幅度而變化。擾動幅度不僅與風(fēng)電擾動有關(guān)，也與系統(tǒng)本身的 參數(shù)有關(guān)，因此可考慮從兩方面著手減少

14、擾動對電網(wǎng)的強迫功率振蕩。風(fēng)電并網(wǎng)不僅會對系統(tǒng)產(chǎn)生強迫的功率振蕩，還會對系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。當(dāng)然這 種影響在風(fēng)電裝機容量較小時顯得微不足道， 但是當(dāng)一旦風(fēng)電在系統(tǒng)中占有比較 多的份額時，這種影響就不容忽視了，否則當(dāng)并網(wǎng)的風(fēng)電突然變化時，系統(tǒng)有可 能由于振蕩過大而不能保持暫態(tài)穩(wěn)定而失去穩(wěn)定，出現(xiàn)電力系統(tǒng)大的崩潰?？傊?如果并網(wǎng)的風(fēng)電份額較高而系統(tǒng)較脆弱時，并網(wǎng)產(chǎn)生的負面影響是十分巨大的。 3電池儲能的應(yīng)用風(fēng)能作為清潔能源大力 發(fā)展以來，風(fēng)電的問題也越來越受到電力工作人員的 關(guān)注。但是風(fēng)能作為一種間歇性能源，加之風(fēng)能資源的預(yù)測準(zhǔn)確度并不能完全符 合電力系統(tǒng)對電能質(zhì)量的要求，尋求新途徑新思路解

15、決風(fēng)電對系統(tǒng)的影響也自然 成了許多電力行業(yè)工作人員的目標(biāo)。采用靜止無功補償器可快速補償無功功率， 維持風(fēng)力發(fā)電電源接入點電壓的穩(wěn)定， 但不能調(diào)節(jié)風(fēng)電場輸出的有功功率。 而采 用電池儲能系統(tǒng)可以較好的解決這一問題， 及可以保證上網(wǎng)電壓的穩(wěn)定，又可以 補償有功功率，不會對系統(tǒng)產(chǎn)生不利的影響?？梢赃x擇由蓄電池組、整流裝置和 逆變裝置組成的柔性交流輸電系統(tǒng)作為儲能系統(tǒng)。4結(jié)束語風(fēng)能作為一種清潔的能源，在二十一世紀(jì)資源匱乏，環(huán)境問題突出的今天有 著相當(dāng)大的吸引力，世界大范圍內(nèi)發(fā)展風(fēng)力發(fā)電技術(shù)來取代傳統(tǒng)的燃煤和燃油火 電。在風(fēng)電發(fā)展方面比較先進的是德國和丹麥等國家，我國的風(fēng)電雖然較之前有了較大的發(fā)展，但是

16、和世界先進水平還有較大的差距。在風(fēng)電發(fā)展方面，除了看到其優(yōu)點以外，缺點也不容忽視，對于電力系統(tǒng)電壓和功率的影響都值得去深入 的探索和研究。目前可以通過電池儲能技術(shù)解決較少風(fēng)電對系統(tǒng)的影響，要使風(fēng)電大面積發(fā)展所要做的工作還有很多。參考文獻：1周春平，孫瑤廷，白旭.當(dāng)今世界風(fēng)力發(fā)電最新動向J.發(fā)電設(shè)備,2001,(3).2趙洪杰，馬春寧.風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展?fàn)顩r與發(fā)展趨勢J.水利科技與經(jīng) 濟,2006,(9).3孫濤，王偉勝，戴慧珠，等.風(fēng)力發(fā)電引起的電壓波動和閃變J.電網(wǎng)技術(shù),2003,(12).4遲永寧，劉燕華，王偉勝，等.風(fēng)電接入對電力系統(tǒng)的影響J.電網(wǎng)技 術(shù),2007,(2).范偉，趙書強.風(fēng)電場接入電網(wǎng)強迫功率振蕩研究J.東北電力技 術(shù),2009,(1).張步涵，曾杰，毛承雄，等.