制约风力发电的原因及改善对策

制约风力发电的原因及改善对策

对于风力发电来说，尽管困扰风电发展的并网消纳等问题仍存在，但机遇与挑战并存。本文就制约风力发电的原因和改善对策谈了作者的几点看法。

标签：风力发电 弃风 并网

一、前言

随着全球气候变暖和能源危机，世界各国都在研究利用可再生的清洁能源。风是一种可再生、无污染而且储量巨大的能源，风力发电作为一种重要的可再生能源形式，越来越受到世人的关注。

根据中国风能专业委员会2010年的统计，截止到2009年12月31日，中国风电累计装机超过1000MW的省份超过9个，其中超过2000MW的省份4个，分别为内蒙古（9196.2MW）、河北（2788.1MW）、遼宁（2425.3MW）和吉林（2063.9MW）。内蒙古2009年当年新增装机5545.2MW，累计装机9196.2MW，实现150%的大幅度增长。装机容量，跃居亚洲第一，世界第四。

风力发电之所以在全世界发展迅速，除了在能源和环保方面的优势外，还因为风电场本身所具有的独特优点：（1）风电是一种可再生的洁净能源，不消耗化石资源也不污染环境， 这是火力、核电等无法比拟的优点。（2）开工建设周期短。（3）装机规模灵活，可根据资金情况决定一次装机规模，实现安装一台投产一台。（4）（5）实际占地面积小 发电机组与监控、变电等建筑仅占火电厂 1%的土地，其余场地仍可供农、 牧、渔使用。

国家能源局副局长刘琦在2012年11月15日表示，党的十八大提出大力推进生态文明建设，积极开展可再生能源消费革命，建设美丽中国，风电在中国仍具有广阔的发展前景和市场空间。但是风电还有一个缺点就是风况是不稳定的，有时无风有时又有破坏性的大风，这都是风力发电必须解决的实际问题。

二、制约发展的原因

风电的发展近年来受到了很大的限制，主要表现为并网困难、弃电现象突出、脱网风险大，即使已经并网的风电场也面临着频繁被限电的问题。

1）国内并网难、产能过剩。从国家电网公司了解到，2012年6月，我国并网风电达到5258万千瓦，超过美国成为世界第一风电大国。但是由于自然风存在日夜变化性的显著特点，风力发电具有反调峰的特性，在夜晚用电负荷处于低谷的时段，往往风能资源却较为丰富，风电并网出力较大。但电网调峰主要靠火电机组和抽水蓄能电站实现，深度调峰煤耗太高，负荷跟踪能力也较差，尤其在北方冬季的供热期，供热机组必须保持正常出力不能参与调峰，当发电规模超过了电网所能承受的范围时，电网只能限制风电场机组暂停发电，弃风不用。

2）对电网的冲击。风力发电是一种特殊的电力，它以自然风为原动力，风资源的随机性和间歇性决定了风电机组的输出特性也是波动和间歇的。风电场并网一般在电网的末端，电网结构比较薄弱，合闸瞬间的冲击电流对发电机及电网系统安全运行影响较大，风电场并网瞬间将会造成电网电压的大幅度下跌，从而影响接在同一电网上的其他电器设备的正常运行，甚至会影响到整个电网的稳定与安全。由于风力发电自身特点，当风电由于停风或大失速而失去出力后，会使电网频率降低，特别是当风电所占比重较大时，会影响到系统的频率稳定性。总之，风力发电并网对电网的主要威胁有两点，一方面是风速的不确定性引起风电场出力随时问变化且难以准确预测，从而使风力发电接入电网系统时埋下潜在安全隐患；另一方面是小电网或电网薄弱环节中风电注入功率过高引起的电压稳定性降低。

3）运行维护难度大。风电场的普遍特点是地处沿海、丘陵、草原、戈壁等环境条件较差、地域偏远的地区，风电设备和输变电设备受自然条件的影响非常大。同时，风电机组又是数量众多安装分散，要想保证风电场运行的安全稳定、供电持续，其管理难度和工作量确实高于其它电源系统。

三、改善对策

1）风电并网对电网的电能质量和安全稳定运行带来的一些负面影响，通过一些有效手段可以得到改善，进一步降低风电对电网的影响。1、采用静止无功补偿器（svc）可以快速平滑地调节无功补偿功率的大小，提供动态的电压支撑，改善系统的运行性能。2、风电场通过轻型直流输电”（HVDC Light）与电网相连，不仅可以改善系统的稳定性，还可以实现有功、无功的完全独立双向控制，提高系统运行的可靠性和灵活性。 3、变速恒频风力发电机组，采用变速恒频双馈风力发电机，实现风机以最佳叶尖比运行，实现风能最大转换效率。

2）解决目前电网”弃风”问题，要改变这一现象，就要出台相关政策。本人认为在现有电网技术水平和条件下，电网接纳更多的风电是经济问题而不是技术问题，关键是如何协调各方的利益关系，提高地区风电消纳能力。我国调度体系中仍然维持的所有机组”平均上网小时数”的僵化政策，如果不改变调度的排序规则，解决可再生”优先”上网的问题，解决”弃风”都为空谈。

3）完善电网结构。部分地区发电项目规划建设与接网工程规划建设不协调、发电工程与配套电网工程核准及建设周期不匹配等问题，风电大规模发展的同时，没有兼顾电力系统对风电的承受与接纳水平。风电项目由于地理位置较远而且分散，配套接入系统需要巨大的工程量和投资，而且如果仅仅为消纳风电，电网建成后利用率低，造成投资回收成本过长。再就是电网企业是电力惟一的购买方和销售方，包办了大部分地区采购、运输和销售全部的环节，自然会按照自身利益来安排调度，输电线路的建设也并非完全按照市场需求，而是企业利益所使。一个典型的例子是蒙西电网大量窝电而无法向缺电的华北电网外送，因为蒙西电网并不属于国家电网公司，国家电网缺乏动力为其电力外送拓展渠道。

四、结论

有”蓝天白煤”之称的风力资源，由于具有能源充足、不消耗燃料、无环境污染、占地面积小、工程建设周期短、发电技术日趋成熟等优点，在世界范围内得到快速发展，我国的风力发电也展现出蓬勃的生机。通过国家能源科技”十二五”规划及一系列政策，旨在解决风电发展的瓶颈问题，我国的风电将再创辉煌。绿色能源--风力发电将为人类最终解决能源问题带来新的希望。

白建国：内蒙古呼和浩特市国电电力内蒙古新能源开发有限公司单位：国电电力内蒙古新能源开发有限公司

简历：白建国（1 9 8 0 -），男，内蒙古呼和浩特市，工程师，从事电力系统相关工作。