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海上风电的并网和消纳

国际新能源网  来源:维科网  日期:2018-01-19
  风力发电机所发的电能输送上岸后,距离我们的现实生活还有一步之遥,那就是不得不面对的“风电并网”问题,即如何才能汇入可供我们直接使用的电网中。
 
  广义上讲,“风电并网”中的“网”指的是包含发电、变电、传输的整个电力系统。
 
  接入电网要安全可控
 
  作为一种清洁的可再生能源,风力发电优点众多,可是在实际应用中并非一帆风顺。由于风能、太阳能等新能源的波动性和预测的不确定性,占比越来越高的新能源接入电网后,将存在一定的运行风险。这也是全球新能源产业面临的共同挑战。
 
  由于电网运行中可能出现一些意外的事故,会造成短时(100~200毫秒)的参数波动。面对这种小波动,风力机需要具备一定的抗干扰能力,才能继续保持稳定供电。然而在我国的风力发电历史上,在2008—2011年曾经发生过一些大规模风电脱网事故。经过对事故的分析调查,发现主要原因是风力机的低电压穿越能力不合格。
 
  低电压穿越是风电并网中最难以实现的核心技术,早期的新能源发电设备大多数都过不了这一关。以前我国风力发电机的装机量少,即使偶尔有几台风力机脱网也不会对电网造成多大的影响,并未引起重视。然而,在短短几年中,我国的风电事业发展势头迅猛,装机量越来越多,发电量开始在电网中占有一定的比例了,可是这种能力却没有及时跟上。一旦大规模脱网,就会造成严重的后果。这好比十个人一起抬一根木头,若中途有一个人撒手,其余的人还能扛过去。如果有五个人同时撒手,剩下的人就都抬不动了。
 
  为此,国家能源局、国家电力监管委员会分别制定了多种防范措施,于2011年6月发文要求之前建造的不具备低电压穿越能力的风电场必须在一年之内完成改造,使其符合安全并网运行的要求,并取得检测认可。新的风力发电机必须具有低电压穿越能力的检测认可,才允许安装。
 
  高效消纳风力发电
 
  近年来,风电机组的装机量屡创新高。如何更高效地消纳风电,成为风电业界关心的焦点。
 
 
  风预测系统可以对风电场的发电功率作出短期至中长期的预报,为电力系统实时调度提供依据
 
  以前,人们对风电的利用充满了随机性,完全处于“等风来”的状态,非常被动。风力发电自身的波动性和不确定性会给电网的安全稳定运行带来不利的影响,而风功率预测技术正是解决这一挑战的有效工具。风功率预测技术是根据风电场基础信息、运行数据、气象参数以及数值天气预报等数据,建立数学模型,对单个场站或区域场群于未来一段时间的输出功率进行预测的技术。它将未来的风电出力在一定程度上量化,为“实时平衡”提供决策依据,有效支撑电网的调度。
 
  中国电力科学院建立了国内首个面向电力生产运行的电力气象预报与发布中心,与气象领域的国际机构建立了长期的合作关系,针对风电场所在区域地形和气候特征,定制了高精度的数据产品。目前,风电工程师研发了次日0~72小时内的中长期风功率预测,和0~4小时的超短期功率预测系统,分辨率为15分钟。风电并网实现了初步的可预报、可调控,能为电力系统实时调度提供依据。
 
  储能技术有待开发
 
  尽管目前还没有一种经济有效的方法来储存电能,但是为了扩大新能源的使用范围,世界各国都在积极探索更好的储能技术。假如风电场之外的电网发生故障,储能技术可以在最短的时间内提供电压的支撑,从而有效地保证电网运行的平稳性。
 
  如果风力发电、太阳能发电等新能源不直接接入电网,而是间接接入储存能量的设施中,就不用考虑与用电负荷实时平衡的调度问题了。当需要能量的时候,便能由储能设备立刻输出能量。在近些年的技术发展中,储能技术的发展也越来越快,逐渐发展出几条主要的储能路线:超级电容器储能、超导储能、蓄电池储能、压缩二氧化碳储能、氢燃料罐电池储能、抽水储能等技术。以上每种储能技术的优缺点各不相同,目前还处于积极地探索之中。
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