电力系统中风力发电的需求响应和灵活性提高研究

电力系统中风力发电的需求响应和灵活性提高研究

车志鹏

辽宁大唐国际新能源有限公司  辽宁 沈阳 110000

摘要：近年来，我国的电力工程建设有了很大进展，在电力系统中，风力发电是非常重要的一种方式。风力发电并网技术应用期间，需提高对电能质量控制的重视，及时排除不利因素，保证风力发电系统运行的稳定性与安全性。文章就电力系统中风力发电的需求进行研究，为有效发挥风力发电并网技术的应用优势与电能质量的稳定性提供参考。

关键词：风力发电；电力系统；需求响应

引言

近年我国大力推广常态绿色与节能发展，在各行业积极应用可再生能源，其中风能及风力发电成为我国重点关注项目。我国地理纵深优势明显，风能影响范围广、持续时间长且经济性能优越。风力发电符合我国节能减排的政策要求，满足可持续发展战略的实施要求。应合理采用电力技术，提升风力发电水平，拓展生产规模，提升运营效果。

1风力发电技术的发展现状

随着科学技术的飞速发展，风力发电技术有了很大的提高。尽管风能的成本很高，但正常运转时所需要的操作与维修成本却较少。另外，由于海风在中国风力发电中具有稳定性高、扰动性小、风力较大的优点，在中国风能发电产业中也处于主要地位。但是，风能发电虽然在我国的发展前景中优势突出，但尚有其他问题需要改进。在我国风力资源分配中，风力广泛应用的区域大多集中在中国东南沿海和西北，风电场分布密集，技术较为先进。但是风能集中，也会造成过电力过剩的现象。同时，随着风电行业的发展，技术建设也变得越来越重要。中国机械零部件发展迅速，但主要零部件发展不完善，风电产业链不完善，机械设计缺乏专业化，在运输、维修、咨询和监测等多个领域缺乏系统管理，这阻碍着风电行业的发展。由于基础技术的不完善，以及引进风能技术的时间较短，在风能装置中，特别是在电网运输方面，与安全有关的一些问题仍然存在。

2电力系统中风力发电的需求响应和灵活性提高

2.1发电机与变桨距系统控制中应用智能化技术

现代风力发电工程运行时，发电机作为发电自动化控制系统的核心，应当不断提升发电机组的运行控制水平，实现风能到电能的有效转换，如根据风力的变化、风速的大小、风向的变化等，进而快速完成对变桨距系统的调控，完成对轮毂上叶片距离的调整，使得浆距角的大小能够调节为设定值，从而实现对气流方向与叶片之间的角度控制。基于智能化最大功率跟踪技术的灵活运用，则可以契合发电机组的最大功率指标，实现对变桨距系统的智能自动化调整。如发电机组运行时，若风力处于恒速状态，此时发电机组的运行相对平稳，对应的输出功率P值处于稳定状态。届时智能化最大功率跟踪技术将发挥出一定作用，在智能化数据分析计算下，可使得桨距角始终处于最优状态，并完成对风轮转数的自动化调节、发电机组电磁转矩的智能化调整，确保发电机组在额定功率状态输出稳定电力。鉴于风力始终处于变化状态下，在发电机与变桨距系统进行控制时，若风力处于非恒速状态下，此时发电自动化控制系统的电磁转矩、风轮专属、桨距角等参数，都需要契合风力的大小与风速的强弱进行快速调整。

2.2加大电压闪变与波动控制力度

（1）增设优良补偿装置、动态电压恢复设备。风力发电并网技术应用中，电能质量控制主要表现为电压闪变控制、波动控制。可增设优良补偿装置，搭配动态电压恢复设备，及时对风力发电并网系统中的能量进行储存，设置储存单元，实时对无功功率进行存储，根据实际情况适当为系统提供无功功率，结合运行需求对有功功率进行补偿，使电能质量实现单元化、阶段性控制，提高稳定性。（2）科学设置有源电力滤波设备。闪变现象的出现，需确定控制切入点，对负荷电流剧烈波动状态，有效补偿无功电流，达到并网系统稳定性与负荷电流补偿、安全性提高的目的。有源电力滤波设备的设置，需要引入可关断电子设备零件，通过电子控制设备功能，及时对风力发电并网中不稳定系统电源进行替换，为电压负荷输送平滑稳定的电流，确保风力发电并网系统负荷电流仅接触正弦基波电流。对系统稳定性与安全性方面，有源电力滤波设备应用优势明显，其反应能力迅速，能够根据系统异常情况快速作出应对；设备可靠性高；闪变补偿率极高；电压波动状态控制效果好。（3）加大优化电能质量的力度。电能质量的理想状态是形成正弦波，受各种因素影响，电波波形通常会出现偏离现象。对当前的电能状态进行分析可知，多数地区均有电能质量不高的状况，需针对电能质量进行优化与控制。不断优化电功率，保证形成无功就地平衡状态，确保供电半径具有较强的合理性；根据实际需求选择合理的供电线路导线截面，对变电与配电设备的配置进行科学设计，防止超负荷问题出现；合理设置调压措施，调压措施的应用能够有效解决变压器加装存在的各种问题。（4）风力发电并网智能调控技术。风力发电并网智能调控技术，是电能质量控制的重要措施。风力发电并网智能化水平不断提高，为电能质量控制提供了有利条件。智能调控技术主要表现包括科学整合传输系统数据以及智能感应技术的有效控制。传输系统的数据整合应用，以自动化控制系统为载体，保证传输安全基础上及时传输，嵌入智能化技术，科学利用ICP/TP传输协议打造共享传输系统，解决不同系统通信不及时的问题。以风力发电用户端设备为主，借助宽带路由器辅助与公共局域网的支持，对电能质量进行智能化控制；风力发电电能质量控制应用到智能感应技术，打造系统化的智能电网，控制电网中的设备，通过全过程电网监测，实时提取设备信息，掌握设备运行状态；科学应用无线感应器，提高智能风力发电系统的稳定性，科学调整变动电器，充分发挥智能感应技术的功能优势。

2.3风力发电节能技术的应用

（1）风力发电从陆地向海面拓展。广阔的海洋资源以及风能的巨大潜力，加快了风能发电从陆地转移到海面的步伐。海洋中丰富的风能资源和现代技术的可行性，使海洋成为一个发展迅速的风能和电力市场。目前，中国辽宁、山东、江苏、广东、海南等地的风力条件独特，如果利用它们进行开发，不仅可以缓解供电电压，而且可以显著减少因火力发电而造成的二氧化碳排放。（2）风力发电技术在农村电力建设中的应用。在西部贫困地区，由于人们生活居住区和常规供电间的距离较远，居民用电极其不便，通过扩大供电范围来缓解供电问题既不实际也不经济。但是，经过调查研究，有关部门发现这些地方大都具有充足的可再生能源资源。所以，为缓解上述地方的电能供应紧张问题，可利用风能发电技术，这不仅可以降低能源成本，还能够为人类建设绿色生态家园。从风能资源的地理分布来看，越偏远、人口越稀少的地方，风能资源越多。在这些人口较少的地区，建造风电场，从而充分利用了大量的风电资源。除了向居住在该地区的居民供电之外，还可以为邻近城镇供电。

2.4风电发电机组的智能化控制

发电机组的控制工作难点主要包括风向、风速的随机性与不确定性，气体的流动性及可压缩性等特征。智能控制系统将充分调节风力发电中定桨距失速、空气动力技术等内容，当电场风速在额定转速以上时，桨叶经系统调控会自动进入到失速调控状态，确保功率处在允许区间内。变桨距控制运用空气动力学基本机理，参照实际风速的大小精准调节桨叶节距等指标，实现对空气动力转矩的有效控制，使风电系统运行可靠性得到保障。变速风力发电控制技术应用过程中，应确保叶尖比值结果处于最佳状态，提升风能资源的利用效率。

2.5预防性机会维修策略

在预防性机会维修正式开始时，需要将风力发电机的参数初始化，并且给每个部件都要进行编号处理。然后，使用二次抛物线插值法来进行计算公式的优化，从而得出维修的最优解。接着，使用相关的公式求出机会维修N个部件需要消耗的时间的区间。之后记录下来最先达到并超出范围极点的部件，并将其设定为预防性维修部件。此后还需要判断其他部件的情况，看是否还有满足要求的部件，如果有则将满足条件的部件记录下来，并将其设定为机会维修部件，对所有满足条件的部件进行6修，如果没有则直接进行预防性部件的维修。由此达到更新所有部件的目标。

结语

在未来社会经济持续发展过程中，风力发电技术将有更广阔的应用空间，通过提升风能资源的利用效率，能有效弥补传统能源应用时出现的能源缺口，有效保护生态环境。研究和发展过程中，应重视风力发电技术的创新应用，持续提升发电技术水平，提升发电系统的综合效益，为我国电力行业持续发展保驾护航。

参考文献

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