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1、（建筑电气工程）电气新能源技术论文电气新能源技术浅谈风能发电浅谈风能发电摘要：风能作为清洁能源发展十分迅速，在风电发挥在那过程中也必然有利有弊，文章针对风电发展的现状以及风电且网的利弊做了简要的分析且提出了壹点参考的解决方案，可是风电作为极具潜力的能源所需的研究和探索不是壹朝壹夕能够完成的。关键词：风能发电；电压波动；系统影响；风电规划；风电问题引言纵观世界范围，能源形势不容乐观，煤炭资源日渐匮乏，以目前的消耗速度来见支撑不到2050年；石油资源价格不断飙升，世界范围内的是有争夺愈来愈烈；环境污染问题又不容忽视成为了全球各国普遍关注的问题。电能作为壹种清洁可再生的二次能源受到了普遍的青睐，可是
2、电能的产生对壹次能源的消耗量相当巨大，因此寻找壹种清洁的壹次能源来发电就逐渐受到了普遍的关注。风能发电也就应运而生。可是风能发电也存在这壹些难以解决的问题，如风电且网对系统的影响以及风力发电的规划是摆在眼前的现实问题。1973年的石油危机之前,风力发电技术仍处于科学研究阶段,主要在高校和科研单位开发研究,政府从技术储备的角度提供少量科研费。1973年以后,风力发电作为能源多样化措施之壹,列入能源规划,壹些国家对风力发电以工业化试点应用给予政策扶持,以减税、抵税和价格补贴等经济手段给予激励,推进了风力发电工业化的发展。进入九十年代,风力发电技术日趋成熟,风场规模式建设;另壹方面全球环境保护严重恶
3、化,发达国家开始征收能源和碳税,环保对常规发电提出新的、严格的要求。情况变化缩短了风力发电和常规发电价格竞争的差距,风力发电正进入商业化发展的前夜。近年,世界风力发电如雨后春笋,逐年以二位数速度迅猛增长,截至1998年,全球装机9689MW。装机容量前10名的国家是:德国2874MW、美国1890MW、丹麦1400MW、印度968MW、西班牙834MW、荷兰364MW、英国331MW、中国223MW、意大利180MW和瑞典174MW。我国风力发电起步于八十年代末,集中在沿海和新疆、内蒙风能带。19861994年试点,1994年新疆达坂城二号风场首次突破装机10MW(当年全国装机25MW),四年
4、后,全国装机223MW,增长9倍,占全球风力发电装机的2.3%。1风能发电优势突出：1.1风能发电对于环保贡献巨大风能资源量大质优，风力发电优势突出，世界性范围内风电发展迅速。到达地球2%的太阳能可转化成风能，以此来计，风能总量比水能更大，有人算过,只需地面风力的1%,就能满足全球发电能量需要。而且风能发电对环境无任何破坏，只要修建必要的采风发电装置即可，不像水能发电那样需要修建大坝蓄水发电，必然会对环境做出壹些不可自恢复的改变，会影响当地的生态发展和原始的自然景观，有时甚至会影响到原住民的生活。对于由发电而引起的温室气体排放问题来说，燃煤火电最严重，燃油火电次之，核电较少，风电最少。核电虽然
5、和风电的温室气体排风量差不多，相比火电小了俩个数量级，可是核电的污染问题目前仍没办法解决，因此风力发电有着得天独厚的优势。从经济角度衡量，风力发电优势更加巨大，可谓壹本万利，只需前期建设裁缝发电设备和后期的较少的维护费用即可，且不需要像火电核电那样无限期的投入日渐高昂的成本。此外火电核电等热电设备仍必须耐受高温高压，风电则没此多余的担心。风力等级是根据风对地面或海面物体影响而引起的各种现象，按风力的强度等级来估计风力的大小，国际上采用的是英国人蒲福（FrancisBeaufort，17741859）于1805年所拟定的等级，故又称蒲福风级，他把静风到飓风分为13级，如下：$g7Y*t 0静风C
6、alm静、烟直上 OC:T O|S:4 1软风Lightair烟能表示风向，树叶略有摇动 6x|jPb 2轻风Lightbreeze人面感觉有风，树叶有微响，旗子开始飘动，高的草开始摇动 _7)n(1h3b 3微风Gentlebreeze树叶及小枝摇动不息，旗子展开，高的草摇动不息 ss e.*75U 4和风Moderatebreeze能吹起地面灰尘和纸张，树枝动摇，高的草呈波浪起伏 y|q3Wa 5清劲风Freshbreeze有叶的小树摇摆，内陆的水面有小波，高的草波浪起伏明显 Rx|;=-8zg 6强风Strongbreeze大树枝摇动，电线呼呼有声，撑伞困难，高的草不时倾伏于地 &yol
7、_%C 7疾风Neargale大树摇动，大树枝弯下来，迎风步行感觉不变 zkdetrR 8大风Gale可折毁小树枝，人迎风前行感觉阻力甚大 | 6jziL 9烈风Stronggale草房遭受破坏，屋瓦被掀起，大树枝可折断 a+PzI x2 10狂风Storm树木可被吹倒，壹般建筑物遭破坏 HOh!Xcu 11暴风Violentstorm大树可被吹倒，壹般建筑物遭严重破坏 Y7jqb1D 12飓风Hurricane陆上少见，其摧毁力极大 PIpi1v*qz 1.2风力发电在世界范围发展迅速：由于意识到风力发电的巨大优势，世界各国都开始竞相发展风力发电。世界性的风电发展以前所未有的速度进行着，全世
8、界的风电在1999年已经达到了10000MW，而更值得惊奇的是这个数字在2000年的时候就已经翻了壹番达到了20000MW之上，2005年的时候又超过了30000MW。风电发展主要以欧洲为主，占到了风电总量的2/3，北美占到了1/5，亚洲是1/8。德国作为风电第壹大国，风力发电总量是15688MW，占全国发电量的6.2%，占世界风电总量的33%。由于风电的发展使德国的温室气体排放量大为减少，2004年德国新建1200多台发电用风车,装机容量超过2000MW,居世界首位。而目前相对风电量最大的是丹麦，目前的风电总量已经超过了全国发电总量的10%，丹麦规划到2030年,风力发电将占总发电装机的50
9、%。我国的风电事业发展也较为迅速，已从1997年排列在世界第十位而跃居到当下的第八位,预计今后仍将有更大的进步。我国的风力资源相当丰富，居世界首位，因此发展潜力十分巨大。目前开发仍很不足，主要在内蒙、新疆和沿海壹些地区，可是仍没有形成真正的规模，有待于进壹步的开发和探索。1.3中国风力发电的资源配置2004年5月15日,壹份由中国资源综合利用协会可再生能源专门委员会、绿色和平组织和欧洲风能协会联合发布的研究报告风力12的中文版在北京发布。报告认为,到2020年,全球风力发电装机容量将达到12亿千瓦,年发电量3万亿千瓦时,能够满足世界电力需求总量的12%。按照规划,届时中国的风力发电装机容量将达
10、到2000万千瓦,占全球风电总量的1.7%。中国气象科学研究院生态和农业气象研究所的朱瑞兆教授告诉了望东方周刊,中国的风能资源主要集中在俩个带状地区,壹条是“三北(东北、华北、西北)地区丰富带”,其风能功率密度在200瓦/平方米300瓦/平方米之上,有的可达500瓦/平方米之上,如阿拉山口、达坂城、辉腾锡勒、锡林浩特的灰腾梁等,这些地区每年可利用风能的小时数在5000小时之上,有的可达7000小时之上。“从新疆到东北,面积大、交通方便、地势平,风速随高度增加很快,三北地区风能在上百万千瓦的场地有四五个,这是欧洲没法比的。”朱瑞兆教授说:“而这个地带的缺点是建网少,发出的电上不了网。”另壹条是“
11、沿海及其岛屿地丰富带”,其风能功率密度线平行于海岸线。沿海岛屿风能功率密度在500瓦/平方米之上,如台山、平潭、东山、南鹿、大陈、嵊泗、南澳、马祖、马公、东沙等岛屿,这些地区每年可利用风能的小时数约在7000-8000小时,年有效风能功率密度在200瓦/平方米之上。“沿海岛屿的风能是全国最好的,这个地带的优点是建网好,电价高,缺点是地形复杂,且容易受台风影响。”朱瑞兆教授以10米高处的风能,计算出中国陆地风能资源理论储量为32.26亿千瓦,经过风力机间的湍流和叶片面积修正,得出中国陆地实际可开发的风能约为2.53亿千瓦,而据估计,中国近海风能资源约为陆地的3倍,所以,中国可开发风能资源总量约为
12、10亿千瓦。其中青海、甘肃、新疆和内蒙可开发的风能储量分别为1143万千瓦、2421万千瓦、3433万千瓦和6178万千瓦,是中国大陆风能储备最丰富的地区。2风力发电问题不容忽视在风力发电巨大优势面前也不能盲目的乐观，由毕竟风力发电所带来的问题仍没有十分完美的解决，好有待继续研究和努力。2.1风力发电且网风力发电且网后会对系统产生不小的影响，会影响到系统的电压波动和电能质量，仍会造成谐波污染。其中由风电且网所引起的电压波动和闪变是风电且网的主要负面影响。电压波动为壹系列电压变动或工频电压包络线的周期性变化,闪变是人对灯光照度波动的主观视感。虽然当下风力发电机组大都采用软且网方式，可是启动时仍会
13、产生较大的冲击电流，使得风电机组输出的功率不稳定，进而会导致电压的波动和闪变。电压的波动和闪变会使电灯闪烁，电视机画面不稳定，电动机转速变化严重影响到工业产品的质量，在某些特殊行业电压不稳会使壹些精密的仪器出现测量错误，严重时仍会引发重大事故。除了电压问题，风电且网仍会引入谐波污染。变速风机需通过整流和逆变装置接入系统，由于风速且不能稳定在壹个特定值，因此会造成大量的谐波污染。虽然谐波污染对风电且网有较大影响，但和电压波动相比就显得小多了。2.2风电对电网功率和暂态稳定性的影响风力发电由于风速变化莫测，使得风电上网功率也随之不断振荡，当风电的扰动频率接近系统固有的振荡频率时，就会引起大幅度的功
14、率振荡，且且振荡的幅度会随着扰动的幅度而变化。扰动幅度不仅和风电扰动有关，也和系统本身的参数有关，因此可考虑从俩方面着手减少扰动对电网的强迫功率振荡。风电且网不仅会对系统产生强迫的功率振荡，仍会对系统的暂态稳定性产生影响。当然这种影响在风电装机容量较小时显得微不足道，可是当壹旦风电在系统中占有比较多的份额时，这种影响就不容忽视了，否则当且网的风电突然变化时，系统有可能由于振荡过大而不能保持暂态稳定而失去稳定，出现电力系统大的崩溃。总之如果且网的风电份额较高而系统较脆弱时，且网产生的负面影响是十分巨大的。3电池储能的应用风能作为清洁能源大力发展以来，风电的问题也越来越受到电力工作人员的关注。可是
15、风能作为壹种间歇性能源，加之风能资源的预测准确度且不能完全符合电力系统对电能质量的要求，寻求新途径新思路解决风电对系统的影响也自然成了许多电力行业工作人员的目标。采用静止无功补偿器可快速补偿无功功率，维持风力发电电源接入点电压的稳定，但不能调节风电场输出的有功功率。而采用电池储能系统能够较好的解决这壹问题，及能够保证上网电压的稳定，又能够补偿有功功率，不会对系统产生不利的影响。能够选择由蓄电池组、整流装置和逆变装置组成的柔性交流输电系统作为储能系统。4结束语风能作为壹种清洁的能源，在二十壹世纪资源匮乏，环境问题突出的今天有着相当大的吸引力，世界大范围内发展风力发电技术来取代传统的燃煤和燃油火电
16、。在风电发展方面比较先进的是德国和丹麦等国家，我国的风电虽然较之前有了较大的发展，可是和世界先进水平仍有较大的差距。在风电发展方面，除了见到其优点以外，缺点也不容忽视，对于电力系统电压和功率的影响都值得去深入的探索和研究。目前能够通过电池储能技术解决较少风电对系统的影响，要使风电大面积发展所要做的工作仍有很多。参考文献:1周春平,孙瑶廷,白旭.当今世界风力发电最新动向J.发电设备,2001,(3).2赵洪杰,马春宁.风力发电的发展状况和发展趋势J.水利科技和经济,2006,(9).3孙涛,王伟胜,戴慧珠,等.风力发电引起的电压波动和闪变J.电网技术,2003,(12).4迟永宁,刘燕华,王伟胜
