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風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)論文

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  隨著科技的不斷進(jìn)步與發(fā)展,風(fēng)電技術(shù)越來(lái)越受到企業(yè)及研究人員的重視,下面小編整理了風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)論文,歡迎閱讀!

  風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)論文篇一

  風(fēng)電儲(chǔ)能技術(shù)分析與研究

  [摘 要]本文首先概述了風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能技術(shù),然后詳細(xì)闡述了風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能技術(shù)的具體應(yīng)用。隨著我國(guó)對(duì)于能源需要的不斷增大,風(fēng)能的作用也就顯得越來(lái)越重要了。因此,研究風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中儲(chǔ)能技術(shù)就具有非常重大的現(xiàn)實(shí)意義。

  [關(guān)鍵詞]風(fēng)力;發(fā)電系統(tǒng);儲(chǔ)能技術(shù);

  中圖分類號(hào):TM614 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2015)15-0376-01

  一、前言

  隨著科技的不斷進(jìn)步與發(fā)展,風(fēng)電儲(chǔ)能技術(shù)越來(lái)越受到企業(yè)及研究人員的重視,本文著重就該部分內(nèi)容進(jìn)行了研究。

  二、風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能概述

  能源是整個(gè)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ),人類社會(huì)的發(fā)展與能源開發(fā)利用是息息相關(guān)的,人類歷史上每次使經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生質(zhì)的飛躍都是從新型能源的利用開始的。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)能源的需求量越來(lái)越多,而今使用的傳統(tǒng)化石能源消耗速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自然自身補(bǔ)給速度,從而導(dǎo)致傳統(tǒng)能源逐漸趨于枯竭,同時(shí)由于能源的不合理開法和利用所排放的有害氣體導(dǎo)致環(huán)境破壞日益嚴(yán)重。從社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略來(lái)看,開發(fā)和利用可再生能源替代傳統(tǒng)化石能源是能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要發(fā)展方向。因此,世界各國(guó)必須尋求一種可再生能源來(lái)代替日益匱乏的傳統(tǒng)化石能源,在過(guò)去的半個(gè)多世紀(jì),儲(chǔ)量豐富、分布廣泛、無(wú)污染、使用便利的風(fēng)能已經(jīng)受到極大的關(guān)注,并被確認(rèn)為最有前途的替代能源。隨著人類對(duì)風(fēng)能的開發(fā)和利用,風(fēng)力發(fā)電市場(chǎng)迅速發(fā)展起來(lái),進(jìn)入 20 世紀(jì)九十年代以來(lái),世界各國(guó)掀起了風(fēng)力發(fā)電應(yīng)用的新浪潮,風(fēng)力發(fā)電在全球范圍內(nèi)得到前所未有的發(fā)展。

  我國(guó)風(fēng)能資源豐富、分布廣泛,主要分布在新疆、內(nèi)蒙古等北部地區(qū)和東部沿海地區(qū)及附近島嶼,這些地區(qū)工業(yè)污染和能源緊缺問題也比較嚴(yán)重,風(fēng)電并網(wǎng)的開發(fā)利用成為解決這一問題的重要策略之一。但是由于風(fēng)能的間歇性和隨機(jī)性,風(fēng)電功率隨著風(fēng)速大小變化而隨機(jī)波動(dòng),盡管大電網(wǎng)允許一定容量波動(dòng)的風(fēng)電功率并網(wǎng),一旦超過(guò)一定容量,其功率的波動(dòng)就影響電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性,隨之帶來(lái)諧波污染、閃變等影響電能質(zhì)量,為保證電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性和電能質(zhì)量的優(yōu)質(zhì)性,電網(wǎng)不能接納超過(guò)一定容量的風(fēng)電電能,從而導(dǎo)致無(wú)法并網(wǎng)的風(fēng)電被舍棄,這一狀況嚴(yán)重阻礙了我國(guó)風(fēng)電的大規(guī)模發(fā)展。據(jù)國(guó)家電監(jiān)會(huì)公布的《風(fēng)電、光伏發(fā)電情況監(jiān)管報(bào)告》和電科院關(guān)于電網(wǎng)接納風(fēng)電能力的論證報(bào)告,可知目前我國(guó)大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)和電網(wǎng)接納的矛盾日益突出。

  三、風(fēng)電儲(chǔ)能技術(shù)

  現(xiàn)有的儲(chǔ)能技術(shù)主要包括物理儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能和相變儲(chǔ)能等四種類型。物理儲(chǔ)能主要包括抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能和飛輪儲(chǔ)能等,電磁儲(chǔ)能包括超導(dǎo)磁儲(chǔ)能(SMES)和超級(jí)電容儲(chǔ)能等,化學(xué)儲(chǔ)能包括鉛酸電池、鋰離子電池和鈉硫電池等,相變儲(chǔ)能包括冰蓄冷儲(chǔ)能和相變建筑材料儲(chǔ)能等。各種儲(chǔ)能的功率/能量特性及其適應(yīng)范圍不同。需要說(shuō)明的是,與其他儲(chǔ)能方式相比,相變儲(chǔ)能并非以電能形式釋放存儲(chǔ)的電能,且其功率/能量等級(jí)涉及的因素很復(fù)雜,因而此處不予討論。但是,隨著智能電網(wǎng)的推進(jìn),其將在需求側(cè)管理(DSM)方面發(fā)揮重要作用。

  根據(jù)不同儲(chǔ)能方式的能量/功率等級(jí)、響應(yīng)速度、經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn),其可應(yīng)用于電力系統(tǒng)的削峰填谷、調(diào)頻/調(diào)峰、穩(wěn)定控制、改善電能質(zhì)量乃至緊急備用電源等不同場(chǎng)合。

  四、風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能技術(shù)的具體應(yīng)用

  1、利用儲(chǔ)能系統(tǒng)增強(qiáng)風(fēng)電穩(wěn)定性

  增強(qiáng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的根本措施是改善系統(tǒng)平衡度,儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠快速吸收或釋放有功及無(wú)功功率,改善系統(tǒng)的有功、無(wú)功功率平衡水平,增強(qiáng)穩(wěn)定性。針對(duì)電壓穩(wěn)定性問題,儲(chǔ)能系統(tǒng)改善電壓穩(wěn)定性并增加系統(tǒng)的風(fēng)電接入容量問題,但該文僅對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)做了理想的假設(shè),缺乏有效的動(dòng)態(tài)仿真及理論分析。利用超導(dǎo)儲(chǔ)能和超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)增強(qiáng)風(fēng)電穩(wěn)定性的問題,設(shè)計(jì)了相應(yīng)的控制策略,結(jié)果顯示,超導(dǎo)儲(chǔ)能和超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)均能有效降低風(fēng)電并網(wǎng)PCC的電壓波動(dòng),平滑風(fēng)電機(jī)組的有功輸出,增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性。頻率穩(wěn)定性問題的研究主要集中在儲(chǔ)能系統(tǒng)平滑風(fēng)電輸出功率方面。研究表明采用超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)改善頻率穩(wěn)定性問題,仿真結(jié)果表明,超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)在文中既定的條件下使得系統(tǒng)的最大頻率偏差從0.369Hz降為0.095Hz,有效改善了系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定性,且超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)容量越大系統(tǒng)頻率偏差越小。

  2、利用儲(chǔ)能系統(tǒng)增強(qiáng)風(fēng)電機(jī)組LVRT功能在風(fēng)電機(jī)組比例較高的電力系統(tǒng)中,LVRT是影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素之一。通過(guò)對(duì)有、無(wú)LVRT功能的風(fēng)電機(jī)組在故障情況下的電網(wǎng)電壓恢復(fù)情況的比較,結(jié)果顯示,有LVRT功能的風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)能夠有效解決風(fēng)電并網(wǎng)所產(chǎn)生的電壓穩(wěn)定性問題,有利于系統(tǒng)穩(wěn)定性的增強(qiáng)。

  3、利用儲(chǔ)能系統(tǒng)增加風(fēng)電穿透功率極限

  不同電網(wǎng),限制WPP水平的主導(dǎo)因素不同,采用的儲(chǔ)能系統(tǒng)也不同。很多研究人員探討了采用飛輪儲(chǔ)能、電池儲(chǔ)能和超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)增加WPP的問題,結(jié)果表明,這3種儲(chǔ)能系統(tǒng)都能有效增加系統(tǒng)的WPP,并能改善PCC的電壓波動(dòng)性,在冬季大方式和夏季小方式兩種極端工況下,頻率偏移和線路功率約束是限制WPP的主要因素。

  4、利用儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化風(fēng)電經(jīng)濟(jì)性

  隨機(jī)波動(dòng)的間歇性風(fēng)電接入電網(wǎng),將導(dǎo)致系統(tǒng)備用容量增加,系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性降低。合適的儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠有效解決這一問題,實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與風(fēng)電場(chǎng)的雙贏。此外,在電力市場(chǎng)環(huán)境下,風(fēng)電的競(jìng)爭(zhēng)力較差,采用儲(chǔ)能系統(tǒng)配合風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行,能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)電效益最大化。

  五、風(fēng)電儲(chǔ)能展望

  受自然條件限制,可再生能源發(fā)電具有很大的隨機(jī)性,直接并入電網(wǎng)會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成一定的沖擊,增加系統(tǒng)不穩(wěn)定的因素。因此,通過(guò)研發(fā)高效儲(chǔ)能裝置及其配套設(shè)備,與風(fēng)電、光伏發(fā)電機(jī)組容量相匹配,支持充放電狀態(tài)的迅速切換,確保并網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定已成為可再生能源充分利用的關(guān)鍵。

  儲(chǔ)能技術(shù)將在平抑、穩(wěn)定風(fēng)能發(fā)電或太陽(yáng)能發(fā)電的輸出功率和提升新能源的利用價(jià)值方面發(fā)揮重要作用。風(fēng)電、光伏等可再生能源發(fā)電設(shè)備的輸出功率會(huì)隨環(huán)境因素變化,儲(chǔ)能裝置可以及時(shí)地進(jìn)行能量的儲(chǔ)存和釋放,保證供電的持續(xù)性和可靠性。在風(fēng)力發(fā)電中,風(fēng)速的變化會(huì)使原動(dòng)機(jī)輸出機(jī)械功率發(fā)生變化,從而使發(fā)電機(jī)輸出功率產(chǎn)生波動(dòng)而使電能質(zhì)量下降。應(yīng)用儲(chǔ)能裝置是改善發(fā)電機(jī)輸出電壓和頻率質(zhì)量的有效途徑,同時(shí)增加了分布式發(fā)電機(jī)組與電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的可靠性。分布式發(fā)電系統(tǒng)可以與電網(wǎng)連接,實(shí)現(xiàn)向電網(wǎng)的饋電,并可以提供削峰、緊急功率支持等服務(wù)。而一些可再生能源分布式發(fā)電系統(tǒng),受環(huán)境因素的影響較大,因此無(wú)法制訂特定的發(fā)電規(guī)劃。

  針對(duì)變速風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)了附加頻率控制環(huán)節(jié)進(jìn)行研究,分別通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)子和風(fēng)輪機(jī)的附加控制,使得DFIG對(duì)系統(tǒng)的一次調(diào)頻有所貢獻(xiàn)。針對(duì)這些控制方案將降低風(fēng)電機(jī)組效率的缺陷,采用飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)輔助風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行,通過(guò)對(duì)飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電控制,實(shí)現(xiàn)平滑風(fēng)電輸出功率、參與電網(wǎng)頻率控制的雙重目標(biāo),并通過(guò)仿真驗(yàn)證了方案的可行性。

  六、結(jié)束語(yǔ)

  加強(qiáng)對(duì)風(fēng)電儲(chǔ)能技術(shù)的研究,可以使風(fēng)電儲(chǔ)能更加完善,使風(fēng)能發(fā)電更加實(shí)用,是非常具有現(xiàn)實(shí)意義的研究。

  參考文獻(xiàn)

  [1] 王濤.淺析風(fēng)電儲(chǔ)能技術(shù)[J].清潔能源.2013(3):166-168.

  [2] 盛文仲.淺談風(fēng)電儲(chǔ)能技術(shù)[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制.2012(3):16-18.

  [3] 王文鵬.風(fēng)電儲(chǔ)能技術(shù)分析[J].電網(wǎng)與清潔能源.2013(6):66-69.

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