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1、风力发电面临的技术问题及解决对策美国加州风力发电经验美国大规模的风场建置始于1982-1986年间于加州地区。这些风力发电的建置诱因主要 归功于电力收购合约(Power Purchase Agreement)以及联邦政府的奖励措施。实际上加州针 对再生能源的发展及降低温室效应的努力在美国属于领先的地位。目前加州大约具有 6,000MW的再生能源装置容量(包括风力、太阳能及其他再生能源)，在2006年，这此再 生能源总共贡献加州用户高达二千一百万瓦小时的电力，这相当于加州11%的负载需求。为 了提升加州使用再生能源的电力，州政府已提出在2010年底，再生能源电力必须供应20% 的负载供电，因此近
2、年来也执行许多再生能源并网的研究计划。加州拥有三处主要的风源地区，分别在Altament、San Gorgonio以及Tehachapi：其中前 两个地区座落于加州负载中心，临近500kV变电所，而加州最大风场Tehachapi却仅以66kV 传输线连接至加州南北主干线，形成较弱的电网并接架构。在1982-1985年风场建置的期 间中，主要的技术考量点在于当发生孤岛独立运转时，造成风场内部所需的VAR遭受严重 的限制(有效的VAR供应及管理可控制网路电压及稳定度，并可提升电力品质】此外，由 于当时风机的制造技术以及架设地点的选择均不理想，因此发电效率极差，在1986年，风 机装置容量超过300
3、MW的南加州电力公司在尖峰发电量上仅出力125MW左右。自1986 至1991年，美国风能工业的技术逐步提升但也遭遇风力发电成本的经济挑战。在此期间， 许多风机制造商破产或是合并，然而由于风机性能的稳定性提高，至1991年时，风力尖峰 输出已提升至185MW。在19961997年间，加州部分风机已从25kW65kW容量汰换成500-600kW风机，且 风机架设点也经过较佳的评估，并且已建立提高风机支架高度来取得较稳定风能的概念。从 此之后，加州风机装置容量及尖峰发电量逐年大幅提升。除了风机装置容量的提升，加州也 从1999年至2002年逐步增加线路传输容量，除了增建传输线之外，也增加提供风场V
4、AR 的装置，这对于传输容量的提升相当有效。虽然加州风场在某些时段能操作于满载，但在2001年的容量因数(capacity factor)仍仅 27%，研究显示若能增加100MW的风能及储能装置，可将容量因数提升至41%，因此在加 州San Gorgonio地区已装设大型电池储能系统，用以提升风力容量因数。加州经验证明， 若能结合风力及储能系统，将可有效调配风力输出，并可充分使用输电线路。加州风场在运行过程中，最重要的技术问题是电压调节问题。在加州Tehachapi风场， 拥有超过300MW的风能，但当地负载却仅有80MW，由实际的运转经验发现，经由虚功 (VAR)供应来控制电压在当地是相当重
5、要的课题。Tehachapi地区曾发生缺少VAR供应而 造成电压崩溃与系统不稳定的状况。但目前已藉由增加VAR供应与增设输电线路而获得改 善。Tehachapi风场是典型较弱的电网并接架构，一般弱电网(weak grid)定义为所并接的感 应机额定容量超过15%并接系统的短路容量。Tehachapi风场的尖峰发电量约310MW而并 接线路的短路容量约为560MW，由此可见它确实是相当弱的并网架构，此种弱电网架构并 不易传输VAR。当长距离的输电线满载时，可视为一等效电感，这种性质将冲击弱电网而 可能造成电压崩溃。这些情况Tehachapi风场都曾经历过。加州风场也遭遇到自激式(self-excited)感应风机的电压控制问题。一般自激式感应风 机连接电容器以提供自动激磁功能，电容量大小决定操作点的电压等级。电容愈大，则电压 愈高。在正常临界虚功供应下，当风机增加则电网电压下降。在实际系统中可使用闸流体控 制电容来改善感应机的电压调节能力。在转载时请注明出处:
