摘要：近年來，風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)的容量逐漸增加，而且在電源中的比重也有所提高，所以在一定程度上影響了電力系統(tǒng)規(guī)劃和運(yùn)行的效果。在此背景下，構(gòu)建風(fēng)電友好型智能電網(wǎng)的需求顯得更加迫切。文章針對(duì)以上問題進(jìn)行了分析，并討論了風(fēng)電友好型智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電友好型；智能電網(wǎng)；關(guān)鍵技術(shù)；風(fēng)電場(chǎng)；裝機(jī)容量；電力系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM614 文章編號(hào)：1009-2374（2016）28-0126-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.063

現(xiàn)階段，新能源開發(fā)已經(jīng)成為國(guó)家重點(diǎn)戰(zhàn)略，而且地位十分重要，而風(fēng)電與太陽能等多種可再生資源也逐漸成為未來新能源發(fā)展的重點(diǎn)內(nèi)容。在國(guó)家實(shí)行“十二五”期間，對(duì)于環(huán)境惡化以及傳統(tǒng)能源短缺問題對(duì)地球造成的威脅已經(jīng)采取了措施，為了保證經(jīng)濟(jì)社會(huì)中的電能更安全和可靠、更經(jīng)濟(jì)和清潔，國(guó)家提出了“智能電網(wǎng)”這一概念，并且在與其相關(guān)的領(lǐng)域當(dāng)中開展了深入的研究工作。

1 風(fēng)力發(fā)電發(fā)展研究

20世紀(jì)80年代，我國(guó)開始建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)，而截至到目前，其發(fā)展效果十分理想。我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)裝機(jī)容量相對(duì)平穩(wěn)，但是增長(zhǎng)的速度卻比較慢。而在國(guó)家發(fā)改委的首期風(fēng)電特許權(quán)項(xiàng)目招標(biāo)以后，風(fēng)電場(chǎng)在建設(shè)方面逐漸向規(guī)?；姆较虬l(fā)展，使得裝機(jī)容量快速提高。在此背景下，風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展已經(jīng)取得了極大的成就，而主要的原因是因?yàn)榫邆涿鞔_規(guī)劃并樹立了明確的發(fā)展目標(biāo)。另外，現(xiàn)階段，我國(guó)從事風(fēng)電機(jī)組研制企業(yè)的數(shù)量快速增加，所以也形成了一定規(guī)模，能夠研發(fā)并生產(chǎn)自主產(chǎn)品，有效地增強(qiáng)了風(fēng)電行業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力。目前，我國(guó)風(fēng)電整機(jī)制造業(yè)的規(guī)模有所擴(kuò)大，而且很多大型制造行業(yè)以及投資商都開始進(jìn)入國(guó)內(nèi)的風(fēng)電設(shè)備制造行業(yè)市場(chǎng)當(dāng)中。

2 風(fēng)電行業(yè)現(xiàn)狀分析

2.1 電網(wǎng)問題

雖然我國(guó)電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)以及火電和水電的發(fā)展適應(yīng)性比較理想，但是在大型的風(fēng)電廠并網(wǎng)技術(shù)中始終存在不足之處，而且運(yùn)行管理的經(jīng)驗(yàn)嚴(yán)重缺乏，嚴(yán)重地制約了風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的發(fā)展。因?yàn)轱L(fēng)電的間歇性與隨機(jī)性特點(diǎn)十分明顯，而且并網(wǎng)風(fēng)電會(huì)影響到系統(tǒng)的電壓、穩(wěn)定和頻率。另外，在風(fēng)電行業(yè)當(dāng)中有不成文的規(guī)定，具體內(nèi)容就是，要保證風(fēng)力發(fā)電電量比例不超過總發(fā)電量5%，一旦超出規(guī)定的范圍，就會(huì)影響電網(wǎng)穩(wěn)定程度。

2.2 風(fēng)電設(shè)備研發(fā)能力薄弱

現(xiàn)階段，我國(guó)風(fēng)電設(shè)備在研發(fā)方面最明顯的不足就是研發(fā)能力低，設(shè)計(jì)和制造水平與世界水平相差過大。我國(guó)絕大多數(shù)的風(fēng)電企業(yè)，其核心技術(shù)都來源于國(guó)外，同時(shí)在引進(jìn)技術(shù)的過程中并未關(guān)注這些資料內(nèi)容，而且沒有正確地判斷資料完整性以及技術(shù)的先進(jìn)程度。另外，在設(shè)計(jì)資料系統(tǒng)學(xué)習(xí)方面也十分缺乏。有部分企業(yè)在獲得國(guó)外資料之后，因?yàn)槭艿嚼骝?qū)動(dòng)，所以沒有全面地吸收并消化資料內(nèi)容，這樣就很容易在沒有了解設(shè)計(jì)理念與思路的情況下生產(chǎn)，最終就會(huì)使我國(guó)的企業(yè)處于具備產(chǎn)權(quán)但是缺乏知識(shí)的狀態(tài)，僅僅具有組裝風(fēng)電機(jī)組的能力，但是卻不具備設(shè)計(jì)風(fēng)電機(jī)組的思維。

3 風(fēng)電友好型智能電網(wǎng)概述

因?yàn)閭鹘y(tǒng)的電網(wǎng)屬于剛性系統(tǒng)，在電源接入、推出以及傳輸電能量方面的彈性都十分缺乏，所以導(dǎo)致電網(wǎng)動(dòng)態(tài)柔性和重組性能都不理想。另外，垂直多級(jí)控制機(jī)制的反應(yīng)相對(duì)遲緩，在建立實(shí)時(shí)、可配置以及可重組系統(tǒng)的過程中具有極大的難度，同時(shí)其自愈和自我恢復(fù)的能力也嚴(yán)重依賴物理冗余。在向用戶提供服務(wù)的時(shí)候相對(duì)簡(jiǎn)單且信息單向。除此之外，信息共享困難大，不同種類的自動(dòng)化系統(tǒng)相互孤立并且割裂，所以難以構(gòu)成有機(jī)統(tǒng)一的整體。目前，國(guó)網(wǎng)公司開展兩批試點(diǎn)工程，其試點(diǎn)的范圍相對(duì)較廣，能夠涵蓋公司經(jīng)營(yíng)區(qū)域的20多個(gè)省市，其中所涉及到的環(huán)節(jié)包括發(fā)電、輸電、用電、配電以及用電和調(diào)度，同時(shí)也包括通信信息平臺(tái)。其中第一批試點(diǎn)工程所遵循的原則內(nèi)容就是重點(diǎn)區(qū)域需要首先突破，并且條件成熟的地區(qū)要首先運(yùn)行。

4 風(fēng)電友好型智能電網(wǎng)的特性分析

對(duì)于風(fēng)電友好型的智能電網(wǎng)來講，之所以被重視，是因?yàn)槠渥陨硭邆涞奶匦詻Q定的。第一，風(fēng)電友好型智能電網(wǎng)的資源優(yōu)化配置能力十分強(qiáng)大；第二，這種類型的智能電網(wǎng)在實(shí)際運(yùn)行的過程中十分安全與穩(wěn)定；第三，該智能電網(wǎng)能夠積極地推動(dòng)多種清潔能源的進(jìn)一步發(fā)展；第四，其電網(wǎng)調(diào)度很容易實(shí)現(xiàn)高度的智能化；第五，風(fēng)電友好型智能電網(wǎng)可以調(diào)動(dòng)用戶側(cè)彈性資源。

5 風(fēng)電友好型智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)分析

當(dāng)智能電網(wǎng)的建設(shè)將電力系統(tǒng)當(dāng)中的所有環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)覆蓋以后，各環(huán)節(jié)智能化的建設(shè)與改造就會(huì)促進(jìn)風(fēng)電的大規(guī)模利用與開發(fā)，而其中所運(yùn)用的關(guān)鍵技術(shù)可以表現(xiàn)在以下五個(gè)方面：

5.1 發(fā)電環(huán)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)

在發(fā)電環(huán)節(jié)當(dāng)中，關(guān)鍵的技術(shù)有風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行與控制技術(shù)、新能源網(wǎng)源協(xié)調(diào)技術(shù)、常規(guī)電源網(wǎng)廠協(xié)調(diào)技術(shù)、風(fēng)電并網(wǎng)建模及仿真技術(shù)以及大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)等。其中在短期或者是中期方面進(jìn)行分析，對(duì)風(fēng)電消納問題的解決，最為有效且成本最適宜的方法就是不斷增強(qiáng)常規(guī)電源快速調(diào)節(jié)的能力。另外，在新建電廠的過程中，需要明確規(guī)定靈活性，并且合理地改造現(xiàn)有電廠，有效地滿足靈活性的需求。但是站在長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來看，大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)可以補(bǔ)充新能源的發(fā)電方式，并且利用所存儲(chǔ)的電能來平滑隨機(jī)和間歇功率的輸出，在發(fā)展大規(guī)模新能源方面發(fā)揮著重要的作用。而在風(fēng)力發(fā)電方面運(yùn)用大規(guī)模儲(chǔ)能裝置，因?yàn)殡娫磦?cè)配置的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能十分理想，使用壽命比較長(zhǎng)，而且可靠性能較高，所以對(duì)于風(fēng)電間歇性與波動(dòng)性的問題能夠有效地解決，使得電網(wǎng)接納風(fēng)電能力得以提升。

5.2 輸電環(huán)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)

靈活/柔性交流輸電技術(shù)、智能變電站技術(shù)、柔性直流輸電技術(shù)、特高壓交/直流輸電技術(shù)等都屬于先進(jìn)輸電技術(shù)的范疇。其中柔性輸電技術(shù)與特高壓輸電技術(shù)在風(fēng)電開發(fā)中發(fā)揮著重要的作用，優(yōu)勢(shì)是“建設(shè)大基地，融入大電網(wǎng)”這種模式。而智能變電站技術(shù)以及輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)的技術(shù)則能夠在電網(wǎng)輸送容量增加方面發(fā)揮重要的作用，同時(shí)還能夠提高電網(wǎng)的自愈水平。

5.3 配電環(huán)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)

在風(fēng)電分布式發(fā)展的過程中，配電室電力系統(tǒng)中的電能配送環(huán)節(jié)發(fā)揮著基礎(chǔ)性的作用。其中智能配電網(wǎng)能夠?yàn)殪`活自適應(yīng)故障處理與自愈提供有力的支持，并且實(shí)現(xiàn)信息流、電力流以及業(yè)務(wù)流三者的一體化，而且配電網(wǎng)絡(luò)的自組織和自優(yōu)化能力都十分高效，同時(shí)還包括分布式電源有序并網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)即插即用和電網(wǎng)互動(dòng)。而通過風(fēng)電分布式所接入的智能配電技術(shù)主要有分布式發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)、配電網(wǎng)定制電力技術(shù)、微電網(wǎng)技術(shù)以及高級(jí)配電自動(dòng)化技術(shù)等多種技術(shù)內(nèi)容。

5.4 調(diào)度環(huán)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)

在智能電網(wǎng)的建設(shè)過程中，最重要的內(nèi)容就是智能化調(diào)度，同時(shí)這也是實(shí)現(xiàn)風(fēng)電可調(diào)度目標(biāo)的重要技術(shù)措施。而電力系統(tǒng)要想與大規(guī)模清潔能源發(fā)電的并網(wǎng)運(yùn)行相適應(yīng)，就應(yīng)該對(duì)監(jiān)測(cè)技術(shù)、調(diào)度決策支持技術(shù)以及控制技術(shù)等進(jìn)行深入的研究，保證風(fēng)電是可控制可測(cè)量的。而智能電力系統(tǒng)的調(diào)度技術(shù)則主要涉及的內(nèi)容就是發(fā)電機(jī)組低成本調(diào)度技術(shù)和功率預(yù)測(cè)及監(jiān)控技術(shù)，但是一定要對(duì)發(fā)電廠的類型進(jìn)行詳細(xì)地考慮，并且分別掌握各自約束條件。因?yàn)樵趯?shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)調(diào)度的過程中，信息透明是最重要的基礎(chǔ)，也就是說，不同發(fā)電廠在發(fā)電過程中的邊際成本信息，所以需要對(duì)最小化成本優(yōu)化問題進(jìn)行深入地思考。其中風(fēng)電調(diào)度決策支持技術(shù)、調(diào)度端風(fēng)電預(yù)測(cè)技術(shù)、安全穩(wěn)定防御技術(shù)、節(jié)能發(fā)電調(diào)度技術(shù)以及風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的技術(shù)都是風(fēng)電發(fā)展過程中的智能調(diào)度技術(shù)。以上所列舉的技術(shù)能夠根據(jù)風(fēng)電出力的主要特性來深入研究大規(guī)模風(fēng)電發(fā)展對(duì)于電網(wǎng)的調(diào)頻和調(diào)峰產(chǎn)生的相關(guān)影響。與此同時(shí)，還能夠探究大規(guī)模風(fēng)電對(duì)于系統(tǒng)的開機(jī)方式以及區(qū)域電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線功率控制以及自動(dòng)發(fā)電控制所產(chǎn)生的影響，進(jìn)而更好地分析風(fēng)電調(diào)度管理模式。

5.5 用電環(huán)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)

在電力系統(tǒng)當(dāng)中，用電屬于電能消費(fèi)的環(huán)節(jié)，而且智能用電技術(shù)可以構(gòu)建出系統(tǒng)和電力用戶的信息流、電力流以及業(yè)務(wù)流的實(shí)時(shí)互動(dòng)供電關(guān)系，是一種全新的供電關(guān)系。另外，用電環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)靈活與互動(dòng)，能夠使系統(tǒng)對(duì)于風(fēng)電變化進(jìn)行及時(shí)地跟蹤，有效地提高了風(fēng)電消納的水平。

在短時(shí)期內(nèi)，不斷加大靈活性符合用電的比例能夠提高風(fēng)電消納。而這種負(fù)荷可以在風(fēng)力發(fā)電量較高的情況下隨之升高，并且在其電量低的情況下隨之下降。同時(shí)能夠和供熱設(shè)備相互聯(lián)系在一起，如熱泵或者是帶有大型儲(chǔ)熱系統(tǒng)的電鍋爐等。而在長(zhǎng)期內(nèi)，可以將電動(dòng)汽車的充放電、用戶側(cè)儲(chǔ)能技術(shù)、高級(jí)測(cè)量體系以及用電信息采集等納入到智能用電技術(shù)內(nèi)容中?；陔p向計(jì)量、實(shí)時(shí)通信、用戶用電信息采集和需求響應(yīng)技術(shù)使得高級(jí)測(cè)量體系能夠?qū)τ脩舻姆植际诫娫春碗妱?dòng)機(jī)汽車接入與監(jiān)控提供大力支持，保證智能電網(wǎng)和電力用戶之間能夠?qū)崿F(xiàn)雙向的互動(dòng)。而用電信息采集系統(tǒng)則可以對(duì)用戶進(jìn)行正確的指導(dǎo)，保證其用電的科學(xué)合理，并且更好地為風(fēng)電低谷消納提供所需的技術(shù)支持。另外，在智能電網(wǎng)和用戶實(shí)現(xiàn)雙向互動(dòng)的過程中，電動(dòng)汽車的充放電十分重要，能夠幫助系統(tǒng)更好地接納波動(dòng)性的發(fā)電容量?；诖?，智能需求側(cè)管理的技術(shù)就是對(duì)自動(dòng)需求進(jìn)行響應(yīng)，保證用電的智能性與有序性，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程能耗的檢測(cè)，并且正確診斷效能等。用戶側(cè)儲(chǔ)能技術(shù)能夠?qū)⒏叻咫娏M(jìn)行轉(zhuǎn)移，積極地開發(fā)低谷用電，使得風(fēng)電消納所占比重增加，所以該技術(shù)十分重要，其中所包含的關(guān)鍵技術(shù)就是蓄熱、蓄冷和儲(chǔ)能技術(shù)。

6 結(jié)語

綜上所述，通過對(duì)我國(guó)目前風(fēng)電發(fā)展情況以及風(fēng)電行業(yè)的現(xiàn)狀分析，提出了風(fēng)電友好型智能電網(wǎng)的理念，并且重點(diǎn)闡述了其中所涉及到的關(guān)鍵性技術(shù)。經(jīng)過相關(guān)內(nèi)容的分析與研究，希望能夠不斷推動(dòng)我國(guó)的風(fēng)電行業(yè)發(fā)展，并且全面推廣使用風(fēng)電友好型智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，更好地實(shí)現(xiàn)我國(guó)低碳經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)。

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作者簡(jiǎn)介：曹成（1978-），男，寧夏中寧人，寧夏大唐國(guó)際新能源有限公司助理工程師，研究方向：新能源項(xiàng)目前期管理。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）