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(guò)程中也必然有利有弊， 文章針對(duì)風(fēng)電發(fā)展的現(xiàn)狀以及風(fēng)電并網(wǎng)的利弊做了簡(jiǎn)要的分析并提出了一點(diǎn)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(dòng)；系統(tǒng)影響；風(fēng)電規(guī)劃；風(fēng)電問(wèn)題引言縱觀(guān)世界范圍，能源形勢(shì)不容樂(lè)觀(guān)，煤炭資源日漸匱乏，以目前的消耗速度 來(lái)看支撐不到2050年；石油資源價(jià)格不斷飆升，世界范圍內(nèi)的是有爭(zhēng)奪愈來(lái)愈 烈；環(huán)境污染問(wèn)題又不容忽視成為了全球各國(guó)普遍關(guān)注的問(wèn)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(duì)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(lái)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(yùn)而生。但是風(fēng)能發(fā)電也存在這一些難以解決的問(wèn)題，如風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)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(shí)問(wèn)題。1973年的石油危機(jī)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(kāi)發(fā)研究，政府從技術(shù)儲(chǔ)備的角度提供少量科研費(fèi)。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(guó)家對(duì)風(fēng)力發(fā)電以工業(yè)化 試點(diǎn)應(yīng)用給予政策扶持，以減稅、抵稅和價(jià)格補(bǔ)貼等經(jīng)濟(jì)手段給予激勵(lì)，推進(jìn)了風(fēng) 力發(fā)電工業(yè)化的發(fā)展。進(jìn)入九十年代，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)日趨成熟，風(fēng)場(chǎng)規(guī)模式建設(shè)； 另一方面全球環(huán)境保護(hù)嚴(yán)重惡化，發(fā)達(dá)國(guó)

3、家開(kāi)始征收能源和碳稅，環(huán)保對(duì)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(jià)格競(jìng)爭(zhēng)的差距，風(fēng)力發(fā)電正進(jìn)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(zhǎng)，截至1998年, 全球裝機(jī)9689MW裝機(jī)容量前10名的國(guó)家是：德國(guó)2874MW美國(guó)1890MW丹麥 1400MW印度968MW西班牙834MW荷蘭364MW英國(guó)331MW中國(guó)223MW意 大禾I180MVW瑞典174MW我國(guó)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(diǎn),1994年新疆達(dá)坂城二號(hào)風(fēng)場(chǎng)首次突破裝機(jī) 10MMi年全國(guó)裝機(jī) 25MW）四年后，全國(guó)裝機(jī)223

4、MW1 曾長(zhǎng)9倍，占全球風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)的2.3%。1風(fēng)能發(fā)電優(yōu)勢(shì)突出：風(fēng)能發(fā)電對(duì)于環(huán)保貢獻(xiàn)巨大風(fēng)能資源量大質(zhì)優(yōu)，風(fēng)力發(fā)電優(yōu)勢(shì)突出，世界性范圍內(nèi)風(fēng)電發(fā)展迅速。到達(dá) 地球2%勺太陽(yáng)能可轉(zhuǎn)化成風(fēng)能，以此來(lái)計(jì)，風(fēng)能總量比水能更大，有人算過(guò)，只需地面風(fēng)力的1% ,就能滿(mǎn)足全球發(fā)電能量需要。 而且風(fēng)能發(fā)電對(duì)環(huán)境無(wú)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(huì)對(duì)環(huán)境做出一些不可自恢復(fù)的改變， 會(huì)影響當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)發(fā)展和原始的 自然景觀(guān)，有時(shí)甚至?xí)绊懙皆∶竦纳睢?對(duì)于由發(fā)電而引起的溫室氣體排放 問(wèn)題來(lái)說(shuō)，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(gè)數(shù)量級(jí)，但是核電的污染問(wèn)題目前還沒(méi)辦法解決，因此風(fēng)力發(fā)電有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。 從經(jīng)濟(jì)角度衡量，風(fēng)力 發(fā)電優(yōu)勢(shì)更加巨大，可謂一本萬(wàn)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(hù)費(fèi)用即可，并不需要像火電核電那樣無(wú)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(méi)此多余的擔(dān)心。風(fēng)力等級(jí)是根據(jù)風(fēng)對(duì)地面或海面物體影響而引起的各種現(xiàn)象，按風(fēng)力的強(qiáng)度 等級(jí)來(lái)估計(jì)風(fēng)力的大小，國(guó)際上采用的是英國(guó)人蒲福( Francis Beaufort 17741859)于1805年所擬定的等級(jí)，故又稱(chēng)蒲福風(fēng)級(jí)，他把靜風(fēng)到颶風(fēng)分為 13級(jí)，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(shù)葉略有搖動(dòng)2輕風(fēng) Light breeze人面感覺(jué)有風(fēng)，樹(shù)葉有微響，旗子開(kāi)始飄動(dòng)，高的草開(kāi)始搖動(dòng)3微風(fēng) Gentle breeze樹(shù)葉及小枝搖動(dòng)不息，旗子展開(kāi)，高的草搖動(dòng)不息4和風(fēng) Moderate breeze能吹起地面灰塵和紙張，樹(shù)枝動(dòng)搖，高的草呈波浪起伏5清勁風(fēng) Fresh breeze有葉的小樹(shù)搖擺，內(nèi)陸的水面有小波，高的草波浪起伏明顯 時(shí)傾伏于地6 強(qiáng)風(fēng) 6 強(qiáng)風(fēng) Strong breeze大樹(shù)枝搖動(dòng)，電線(xiàn)呼呼有聲，撐傘困難，高的草不7疾風(fēng) Near gale大樹(shù)搖動(dòng)，大樹(shù)枝彎下來(lái)，迎風(fēng)步行感覺(jué)不變8大風(fēng)Gale可折毀小樹(shù)枝，

7、人迎風(fēng)前行感覺(jué)阻力甚大9烈風(fēng) Strong gale草房遭受破壞，屋瓦被掀起，大樹(shù)枝可折斷10狂風(fēng) Storm樹(shù)木可被吹倒，一般建筑物遭破壞11暴風(fēng) Violent storm大樹(shù)可被吹倒，一般建筑物遭嚴(yán)重破壞12颶風(fēng) Hurricane 陸上少見(jiàn)，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(shí)到風(fēng)力發(fā)電的巨大優(yōu)勢(shì)，世界各國(guó)都開(kāi)始競(jìng)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(jìn)行著，全世界的風(fēng)電在1999年已經(jīng)達(dá)到了10000MWV而更值得驚奇的是這個(gè)數(shù)字在2000年的時(shí)候就已經(jīng)翻了 一番達(dá)到了20000MWZ上，2005年的時(shí)候又超過(guò)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(guó)作為風(fēng)電第一大國(guó)， 風(fēng)力發(fā)電總量是15688MW；占全國(guó)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(guó)的溫室氣體排放量大為減少，2004年德國(guó)新建1200多臺(tái)發(fā)電用風(fēng)車(chē)，裝機(jī)容量超過(guò)2000MW居世界首位。而目前相對(duì)風(fēng)電量最大的是丹麥， 目前的風(fēng)電總量已經(jīng)超過(guò)了全國(guó)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(jī)的50 %我國(guó)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(jì)今后還將有更大的進(jìn)步。我國(guó)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(kāi)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(méi)有形成真正的規(guī)模，有待于進(jìn)一步的開(kāi) 發(fā)和探索。中國(guó)風(fēng)力發(fā)電的資源配置2004年5月15日，一份由中國(guó)資源綜合利用協(xié)會(huì)可再生能源專(zhuān)門(mén)委員會(huì)、 綠色和平組織和歐洲風(fēng)能協(xié)會(huì)聯(lián)合發(fā)布的研究 報(bào)告風(fēng)力12的中文版在北京發(fā)布。報(bào)告認(rèn)為，到2020年,全球風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)到12億千瓦，年發(fā)電 量3萬(wàn)億千瓦時(shí)，能夠滿(mǎn)足世界電力需求總量的12%按照規(guī)劃，屆時(shí)中國(guó)的風(fēng)力 發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)到2000萬(wàn)千瓦，占全球風(fēng)電總量的1.7%。中國(guó)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(guó)的風(fēng)能資源主要集中在兩個(gè)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(dá)500瓦/平方米以上，如阿拉山口、達(dá)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(shí)數(shù)在 5000小時(shí)以上，有的可達(dá)7000小時(shí)以 上?！皬男陆綎|北，面積大、交通方便、地勢(shì)平，風(fēng)速隨高度增加很快，三北 地區(qū)風(fēng)能在上百萬(wàn)千瓦的場(chǎng)地有四五個(gè)，這是歐洲沒(méi)法比的?！敝烊鹫捉淌?說(shuō)：“而這個(gè)地帶的缺點(diǎn)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(xiàn)平行于海岸線(xiàn)。沿 海島嶼風(fēng)能功率密度在500瓦/平方米以上，如臺(tái)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(shí)數(shù)約在 7000-8000小時(shí)，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(guó)最好的，這個(gè)地帶的優(yōu)點(diǎn)是建網(wǎng)好，電價(jià)高，缺點(diǎn)是地形復(fù)雜，且容易受臺(tái) 風(fēng)影響?！敝烊鹫捉淌谝?0米高處白風(fēng)能，計(jì)算出中國(guó)陸地風(fēng)能資源理 論 儲(chǔ)量為32.26億千瓦，經(jīng)過(guò)風(fēng)力機(jī)間的湍流和葉片面積修正，得出中國(guó)陸地實(shí) 際可開(kāi)發(fā)的風(fēng)能約為2.53億千瓦，而據(jù)估計(jì)，中國(guó)近海風(fēng)能資源約為陸地的3倍, 所以，中國(guó)可開(kāi)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(kāi)發(fā)的風(fēng)能儲(chǔ)量分別為1143萬(wàn)千瓦、2421萬(wàn)千瓦、3433萬(wàn)千瓦和6178萬(wàn)千瓦， 是中國(guó)大陸風(fēng)能儲(chǔ)備最豐富的

12、地區(qū)。2風(fēng)力發(fā)電問(wèn)題不容忽視在風(fēng)力發(fā)電巨大優(yōu)勢(shì)面前也不能盲目的樂(lè)觀(guān)， 由畢竟風(fēng)力發(fā)電所帶來(lái)的問(wèn)題 還沒(méi)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(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生不小的影響， 會(huì)影響到系統(tǒng)的電壓波動(dòng)和電能 質(zhì)量，還會(huì)造成諧波污染。其中由風(fēng)電并網(wǎng)所引起的電壓波動(dòng)和閃變是風(fēng)電并網(wǎng) 的主要負(fù)面影響。電壓波動(dòng)為一系列電壓變動(dòng)或工頻電壓包絡(luò)線(xiàn)的周期性變化，閃變是人對(duì)燈光照度波動(dòng)的主觀(guān)視感。雖然現(xiàn)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組大都采用軟并網(wǎng)方 式，但是啟動(dòng)時(shí)仍會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊電流， 使得風(fēng)電機(jī)組輸出的功率不穩(wěn)定， 進(jìn) 而會(huì)導(dǎo)致電壓的波動(dòng)和閃變。電壓的波動(dòng)和閃變會(huì)使電燈閃爍，電視機(jī)畫(huà)面不穩(wěn) 定，電動(dòng)機(jī)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(huì)使 一些精密的儀器出現(xiàn)測(cè)量錯(cuò)誤，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引發(fā)重大事故。除了電壓?jiǎn)栴}，風(fēng)電 并網(wǎng)還會(huì)引入諧波污染。變速風(fēng)機(jī)需通過(guò)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(gè)特定值，因此會(huì)造成大量的諧波污染。雖然諧波污染對(duì)風(fēng)電并網(wǎng) 有較大影響，但與電壓波動(dòng)相比就顯得小多了。轉(zhuǎn)風(fēng)電對(duì)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(cè)，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(dòng)頻率接近系統(tǒng)固有的振蕩頻率時(shí)， 就會(huì)引起大幅度的功率振蕩，并且振蕩的 幅度會(huì)隨著擾動(dòng)的幅度而變化。擾動(dòng)幅度不僅與風(fēng)電擾動(dòng)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(dòng)對(duì)電網(wǎng)的強(qiáng)迫功率振蕩。風(fēng)電并網(wǎng)不僅會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)迫的功率振蕩，還會(huì)對(duì)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(jī)容量較小時(shí)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(shí)，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(shí)，系統(tǒng)有可 能由于振蕩過(guò)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(shí)，并網(wǎng)產(chǎn)生的負(fù)面影響是十分巨大的。 3電池儲(chǔ)能的應(yīng)用風(fēng)能作為清潔能源大力 發(fā)展以來(lái)，風(fēng)電的問(wèn)題也越來(lái)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(cè)準(zhǔn)確度并不能完全符 合電力系統(tǒng)對(duì)電能質(zhì)量的要求，尋求新途徑新思路解

15、決風(fēng)電對(duì)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(wú)功補(bǔ)償器可快速補(bǔ)償無(wú)功功率， 維持風(fēng)力發(fā)電電源接入點(diǎn)電壓的穩(wěn)定， 但不能調(diào)節(jié)風(fēng)電場(chǎng)輸出的有功功率。 而采 用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可以較好的解決這一問(wèn)題， 及可以保證上網(wǎng)電壓的穩(wěn)定，又可以 補(bǔ)償有功功率，不會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生不利的影響。可以選擇由蓄電池組、整流裝置和 逆變裝置組成的柔性交流輸電系統(tǒng)作為儲(chǔ)能系統(tǒng)。4結(jié)束語(yǔ)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(wèn)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(lái)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(jìn)的是德國(guó)和丹麥等國(guó)家，我國(guó)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(jìn)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(diǎn)以外，缺點(diǎn)也不容忽視，對(duì)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(guò)電池儲(chǔ)能技術(shù)解決較少風(fēng)電對(duì)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(xiàn)：1周春平，孫瑤廷，白旭.當(dāng)今世界風(fēng)力發(fā)電最新動(dòng)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(shì)J.水利科技與經(jīng) 濟(jì),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(dòng)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(duì)電力系統(tǒng)的影響J.電網(wǎng)技 術(shù),2007,(2).范偉，趙書(shū)強(qiáng).風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)強(qiáng)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.