趙 倩，陳芳芳

（云南民族大學(xué) 電氣信息工程學(xué)院，云南 昆明 650500）

隨著傳統(tǒng)能源日益減少，環(huán)境問(wèn)題日益突出，風(fēng)力發(fā)電因其永久性、清潔性和靈活性越來(lái)越被認(rèn)可，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)有著巨大的發(fā)展空間。在我國(guó)，如何緩解能源危機(jī)、解決環(huán)境資源問(wèn)題、發(fā)展電力新能源，對(duì)于解決電力供需緊張和人民生活方方面面的提高都有重大意義，大力發(fā)展風(fēng)電建設(shè)已成為我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的重要組成部分。

1 我國(guó)風(fēng)電發(fā)展的特點(diǎn)

作為全球最大的風(fēng)電市場(chǎng)，中國(guó)2019 年陸上風(fēng)電新增并網(wǎng)容量為23.8GW，累計(jì)達(dá)到230GW。由于在2018 年底之前核準(zhǔn)的陸上風(fēng)電項(xiàng)目超過(guò)60GW，全球風(fēng)能理事會(huì)（GWEC）預(yù)計(jì)，已經(jīng)在2019年下半年興起的裝機(jī)熱潮將在2020 年持續(xù)進(jìn)行。2020 年，中國(guó)陸上風(fēng)電新增裝機(jī)容量可能會(huì)達(dá)到30GW。從新增裝機(jī)布局來(lái)看，主要集中在山西、河北、廣西、青海和寧夏五省區(qū)，分別為37 萬(wàn)千瓦、28萬(wàn)千瓦、27 萬(wàn)千瓦、25 萬(wàn)千瓦和20 萬(wàn)千瓦。諸多數(shù)據(jù)充分證明我國(guó)風(fēng)電新能源正逐步走向快速發(fā)展階段。

我國(guó)風(fēng)電發(fā)展的特點(diǎn)如下：

（1）風(fēng)電開(kāi)發(fā)集中度較高。不同于歐洲國(guó)家的是我國(guó)風(fēng)電開(kāi)發(fā)模式主要為集中的、大規(guī)模的遠(yuǎn)距離傳輸，同時(shí)受風(fēng)能分布不均的影響，風(fēng)電開(kāi)發(fā)地域也有很大不同。

（2）風(fēng)電利用水平不斷提升。中國(guó)內(nèi)蒙古、遼寧、黑龍江等風(fēng)能資源豐富的區(qū)域風(fēng)電累計(jì)并網(wǎng)容量、風(fēng)電設(shè)備利用率等指標(biāo)與丹麥、德國(guó)等風(fēng)電發(fā)達(dá)的國(guó)家基本相當(dāng)。

（3）風(fēng)電技術(shù)和管理水平較低。由于我國(guó)風(fēng)機(jī)技術(shù)起步較晚，造成風(fēng)電場(chǎng)的自動(dòng)化水平較低，缺乏無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。

2 提高風(fēng)電消納能力的措施及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

2.1 提高風(fēng)電消納的有效措施

（1）全面構(gòu)建完善的風(fēng)電發(fā)展政策。我國(guó)風(fēng)電發(fā)展起步較晚，在大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)管理經(jīng)驗(yàn)上還稍顯欠缺，目前還沒(méi)有出臺(tái)國(guó)家層面的風(fēng)電發(fā)展配套政策，如風(fēng)電并網(wǎng)、調(diào)度等方面的準(zhǔn)則及規(guī)范。同時(shí)，科學(xué)合理的制定分時(shí)電價(jià)政策，在用電低谷時(shí)，倡導(dǎo)電廠給風(fēng)力發(fā)電提供空間，鼓勵(lì)用戶使用低谷電能。

（2）建立多種能源互補(bǔ)模式。結(jié)合我國(guó)現(xiàn)階段的能源分布特點(diǎn)和電源結(jié)構(gòu)，將電力系統(tǒng)中的水利發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、煤碳發(fā)電等多種方式的電源聯(lián)合起來(lái)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，節(jié)能減排，充分發(fā)揮各類電源互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)，提高風(fēng)電消納能力。

（3）精準(zhǔn)的風(fēng)電功率預(yù)測(cè)。提高風(fēng)電消納能力的前提是保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，電力系統(tǒng)調(diào)度是影響風(fēng)電消納的關(guān)鍵因素。通過(guò)研究預(yù)測(cè)模型和風(fēng)速、天氣、濕度等氣象預(yù)報(bào)來(lái)得到精準(zhǔn)的風(fēng)電功率預(yù)測(cè)結(jié)果，平衡風(fēng)電波動(dòng)，來(lái)達(dá)到電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度的目的。

（4）優(yōu)化風(fēng)電建設(shè)布局。對(duì)于棄風(fēng)限電地區(qū)，控制新增裝機(jī)規(guī)模，防止產(chǎn)能過(guò)剩的問(wèn)題。棄風(fēng)問(wèn)題嚴(yán)重的地區(qū)，優(yōu)化存量，加強(qiáng)就地消納。鼓勵(lì)具備跨省跨區(qū)輸電通道的送端地區(qū)優(yōu)先配置風(fēng)電項(xiàng)目。

2.2 風(fēng)電消納未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

最直接的是從風(fēng)力發(fā)電和并入電網(wǎng)等方面提高技術(shù)水平，如風(fēng)電功率預(yù)測(cè)技術(shù)，風(fēng)電場(chǎng)儲(chǔ)能技術(shù)，風(fēng)電并網(wǎng)自適應(yīng)技術(shù)，風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)等。

隨著電動(dòng)汽車(chē)的普及，結(jié)合風(fēng)電出力間歇性波動(dòng)性的特點(diǎn)，將汽車(chē)充放電和風(fēng)電出力進(jìn)行聯(lián)合調(diào)度，讓需求側(cè)和電源側(cè)充分配合，將為大規(guī)模實(shí)現(xiàn)風(fēng)電消納提供機(jī)會(huì)。

同時(shí)，能源互聯(lián)網(wǎng)的提出，打破了傳統(tǒng)獨(dú)立能源的發(fā)展概念，打造智能電網(wǎng)。在電力系統(tǒng)的作用下，在新能源發(fā)電技術(shù)、微電網(wǎng)以及交通網(wǎng)、天然氣等系統(tǒng)的共同作用下，建立化石能源向分布式可再生能源的轉(zhuǎn)變，提高能源利用率，減少棄風(fēng)量。

3 常用的風(fēng)電并網(wǎng)儲(chǔ)能技術(shù)

在環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重的今天，新能源得到了迅速發(fā)展，風(fēng)電的裝機(jī)容量在不斷擴(kuò)大，但隨之而來(lái)的問(wèn)題是部分地區(qū)棄風(fēng)嚴(yán)重，其波動(dòng)性，間歇性的特點(diǎn)給電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了挑戰(zhàn)。儲(chǔ)能技術(shù)具有穩(wěn)定且靈活調(diào)節(jié)電網(wǎng)頻率的能力，成為有效解決風(fēng)電消納問(wèn)題的手段之一。

風(fēng)電并網(wǎng)中的較成熟的儲(chǔ)能方式大致分為以下幾種方式：物理儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能和熱儲(chǔ)能，儲(chǔ)能技術(shù)分類如圖1 所示。根據(jù)裝機(jī)容量需使用不同的儲(chǔ)能技術(shù)，才能使電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

圖1 儲(chǔ)能技術(shù)分類

抽水儲(chǔ)能技術(shù)目前來(lái)說(shuō)發(fā)展最為成熟，由于其儲(chǔ)能容量較大被廣泛應(yīng)用，使用壽命長(zhǎng)。通過(guò)高水位到低水位之間勢(shì)能和電能的轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。壓縮空氣儲(chǔ)能也同樣適用于大規(guī)模的儲(chǔ)能，其原理是在電網(wǎng)處于負(fù)荷低谷期時(shí)，將電能用于壓縮空氣，在電網(wǎng)負(fù)荷高峰期時(shí)，釋放壓縮空氣推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電達(dá)到儲(chǔ)能。電池儲(chǔ)能是將電能以化學(xué)能的方式儲(chǔ)存起來(lái)，鋰電池和液流電池從性能來(lái)看具有很大的優(yōu)勢(shì)。超導(dǎo)儲(chǔ)能是利用超導(dǎo)體的特性制成的儲(chǔ)能裝置，其響應(yīng)速度快且穩(wěn)定。

綜合對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)的探討，將儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用于新能源發(fā)電側(cè)，和分布式電源協(xié)同規(guī)劃，優(yōu)化電力系統(tǒng)電源結(jié)構(gòu)，對(duì)未來(lái)時(shí)段風(fēng)電的消納能力做出定量判斷，有助于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)“削峰填谷”，增強(qiáng)機(jī)組出力的靈活調(diào)節(jié)，使棄風(fēng)問(wèn)題明顯改善。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，風(fēng)電作為新型清潔能源，在電力市場(chǎng)占據(jù)越來(lái)越大的比重。通過(guò)考慮我國(guó)自身的能源特點(diǎn)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，探討了相關(guān)的應(yīng)對(duì)措施，明確了風(fēng)電消納的方向，同時(shí)積極建立并完善儲(chǔ)能系統(tǒng)，為風(fēng)電并網(wǎng)在電力系統(tǒng)中穩(wěn)定運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。