走近海上風電｜海上風電的并網和消納

2018-01-19 11:33:01 中國三峽集團官網　點擊量：評論 (0)

風力發(fā)電機所發(fā)的電能輸送上岸后，距離我們的現(xiàn)實生活還有一步之遙，那就是不得不面對的風電并網問題，即如何才能匯入可供我們直接使用的電...

風力發(fā)電機所發(fā)的電能輸送上岸后，距離我們的現(xiàn)實生活還有一步之遙，那就是不得不面對的“風電并網”問題，即如何才能匯入可供我們直接使用的電網中。

廣義上講，“風電并網”中的“網”指的是包含發(fā)電、變電、傳輸?shù)恼麄€電力系統(tǒng)。

接入電網要安全可控

作為一種清潔的可再生能源，風力發(fā)電優(yōu)點眾多，可是在實際應用中并非一帆風順。由于風能、太陽能等新能源的波動性和預測的不確定性，占比越來越高的新能源接入電網后，將存在一定的運行風險。這也是全球新能源產業(yè)面臨的共同挑戰(zhàn)。

由于電網運行中可能出現(xiàn)一些意外的事故，會造成短時（100～200毫秒）的參數(shù)波動。面對這種小波動，風力機需要具備一定的抗干擾能力，才能繼續(xù)保持穩(wěn)定供電。然而在我國的風力發(fā)電歷史上，在2008—2011年曾經發(fā)生過一些大規(guī)模風電脫網事故。經過對事故的分析調查，發(fā)現(xiàn)主要原因是風力機的低電壓穿越能力不合格。

低電壓穿越是風電并網中最難以實現(xiàn)的核心技術，早期的新能源發(fā)電設備大多數(shù)都過不了這一關。以前我國風力發(fā)電機的裝機量少，即使偶爾有幾臺風力機脫網也不會對電網造成多大的影響，并未引起重視。然而，在短短幾年中，我國的風電事業(yè)發(fā)展勢頭迅猛，裝機量越來越多，發(fā)電量開始在電網中占有一定的比例了，可是這種能力卻沒有及時跟上。一旦大規(guī)模脫網，就會造成嚴重的后果。這好比十個人一起抬一根木頭，若中途有一個人撒手，其余的人還能扛過去。如果有五個人同時撒手，剩下的人就都抬不動了。

為此，國家能源局、國家電力監(jiān)管委員會分別制定了多種防范措施，于2011年6月發(fā)文要求之前建造的不具備低電壓穿越能力的風電場必須在一年之內完成改造，使其符合安全并網運行的要求，并取得檢測認可。新的風力發(fā)電機必須具有低電壓穿越能力的檢測認可，才允許安裝。

高效消納風力發(fā)電

近年來，風電機組的裝機量屢創(chuàng)新高。如何更高效地消納風電，成為風電業(yè)界關心的焦點。

風預測系統(tǒng)可以對風電場的發(fā)電功率作出短期至中長期的預報，為電力系統(tǒng)實時調度提供依據(jù)

以前，人們對風電的利用充滿了隨機性，完全處于“等風來”的狀態(tài)，非常被動。風力發(fā)電自身的波動性和不確定性會給電網的安全穩(wěn)定運行帶來不利的影響，而風功率預測技術正是解決這一挑戰(zhàn)的有效工具。風功率預測技術是根據(jù)風電場基礎信息、運行數(shù)據(jù)、氣象參數(shù)以及數(shù)值天氣預報等數(shù)據(jù)，建立數(shù)學模型，對單個場站或區(qū)域場群于未來一段時間的輸出功率進行預測的技術。它將未來的風電出力在一定程度上量化，為“實時平衡”提供決策依據(jù)，有效支撐電網的調度。

中國電力科學院建立了國內首個面向電力生產運行的電力氣象預報與發(fā)布中心，與氣象領域的國際機構建立了長期的合作關系，針對風電場所在區(qū)域地形和氣候特征，定制了高精度的數(shù)據(jù)產品。目前，風電工程師研發(fā)了次日0～72小時內的中長期風功率預測，和0～4小時的超短期功率預測系統(tǒng)，分辨率為15分鐘。風電并網實現(xiàn)了初步的可預報、可調控，能為電力系統(tǒng)實時調度提供依據(jù)。

儲能技術有待開發(fā)

盡管目前還沒有一種經濟有效的方法來儲存電能，但是為了擴大新能源的使用范圍，世界各國都在積極探索更好的儲能技術。假如風電場之外的電網發(fā)生故障，儲能技術可以在最短的時間內提供電壓的支撐，從而有效地保證電網運行的平穩(wěn)性。

如果風力發(fā)電、太陽能發(fā)電等新能源不直接接入電網，而是間接接入儲存能量的設施中，就不用考慮與用電負荷實時平衡的調度問題了。當需要能量的時候，便能由儲能設備立刻輸出能量。在近些年的技術發(fā)展中，儲能技術的發(fā)展也越來越快，逐漸發(fā)展出幾條主要的儲能路線：超級電容器儲能、超導儲能、蓄電池儲能、壓縮二氧化碳儲能、氫燃料罐電池儲能、抽水儲能等技術。以上每種儲能技術的優(yōu)缺點各不相同，目前還處于積極地探索之中。