王小全

摘要：闡述了風電利用的現(xiàn)狀和存在的問題，提出了未來風電高效利用的關鍵技術：大規(guī)模風電并網(wǎng)集群控制與優(yōu)化調(diào)度技術、大規(guī)模海上風電并網(wǎng)技術、風力發(fā)電技術、風力發(fā)電技術，綜合利用風能技術，在分布式接入技術、即插即用技術等的靈活控制下，互聯(lián)網(wǎng)可以相互補充，從風電與大能源電力系統(tǒng)開發(fā)、市場機制建立、行業(yè)管理和技術標準制定等方面提出了促進風電高效利用的建議。

關鍵詞：風電利用技術;現(xiàn)狀。前景;分析研究

1我國風電利用技術現(xiàn)狀及存在問題

1.1集群風電并網(wǎng)運行技術

風電預測、并網(wǎng)控制和風電調(diào)度是當前大規(guī)模風電集群發(fā)電技術的核心技術。在風力發(fā)電預測方面，國內(nèi)已有許多研究機構和研究機構。從中國風資源的特點和中國風電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展模式出發(fā)，預測方法包括風速預測和風力發(fā)電預測。在預測尺度方面，主要研究風電的時間尺度和空間尺度。其預測方法包括基于數(shù)據(jù)挖掘的風電預測、基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡遺傳算法的風力發(fā)電系統(tǒng)等時間尺度預測方法?？臻g尺度預測方法包括基于單風電場和集群風電場的風電預測技術、單風機和風電場風電預測技術。在預測時間上，分別從短期、中期和長期三個方面，建立了長期風電預測模型，如基于數(shù)值天氣預測方法的短期風電物理預測，以及基于風速、風電、艙外風溫的歷史預測，風向和風電統(tǒng)計參數(shù)，如短期預測方法等，以及基于多離群點平滑變換自回歸模型的短期風電預測方法，同時結合風電場壓力、溫度、，利用濕度等氣象因素和神經(jīng)網(wǎng)絡等非線性函數(shù)建立風電中長期預測技術。

1.2與其他能源的互補技術

風力發(fā)電與其他能源的互補技術是將不同的發(fā)電方式進行互補發(fā)電，從而提高可再生能源電力的穩(wěn)定需求，具有更好的環(huán)境效益。在我國大規(guī)?；パa發(fā)電技術中，風電互補系統(tǒng)是應用最早的互補技術。它的規(guī)模從幾十千瓦到數(shù)百兆瓦不等，并且具有良好的功率控制范圍。例如，40MW和20MW的風電和光伏聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的瞬時有功功率波動范圍可達到35MW。建立了完善的風電互補發(fā)電能源優(yōu)化協(xié)調(diào)管理體系。風水互補系統(tǒng)具有系統(tǒng)功率穩(wěn)定、經(jīng)濟效益好的優(yōu)點，但風水協(xié)調(diào)運行仍需考慮風險承受能力、資源投入程度和資源利用率。目前，中國已實施大唐多倫20MW風水互補供電項目，國家電力投資云南大陽山286MW風水互補示范項目。在風水互補技術研究中，主要對聯(lián)合系統(tǒng)的綜合效益進行優(yōu)化分析，分別建立抽水蓄能電站與風電聯(lián)合運行模型?；诙嗄繕藘?yōu)化模型等方法，計算分析了風水互補系統(tǒng)在運營年限內(nèi)的最大綜合效益。在中國，小規(guī)模風電互補和風水互補技術的應用主要包括建立村級風電互補發(fā)電系統(tǒng)和太陽能、風能無線電話轉盤供電系統(tǒng)，解決了部分農(nóng)村和偏遠地區(qū)的用電需求。

1.3風電大規(guī)模直接利用技術

風力發(fā)電制氫是國外研究和示范應用的重點。中國在風力發(fā)電制氫領域的研究和示范尚處于早期階段。如國網(wǎng)上海電力公司上海東海峰電場“風電結合海水制氫技術初步研究”項目，中國節(jié)能風電公司張北分公司100kW制氫、30kW燃料電池發(fā)電風電場項目。以及位于河北省固原市的10MW水電解制氫系統(tǒng)，這是一個中德合作示范項目。在風電制氫技術研究方面，主要集中在電解水制氫系統(tǒng)、風電耦合制氫技術和儲氫輸送技術的綜合研究，包括研究電解水制氫設備作為輸出模型、儲氫系統(tǒng)能量協(xié)調(diào)控制策略等，但需要對系統(tǒng)的經(jīng)濟性能進行評估。

大規(guī)模直接利用風力發(fā)電技術包括壓縮空氣儲能、飛輪儲能、超級電容儲能和鉛酸電池化學儲能、鋰離子電池和流動電池儲能技術、風力互補高溫燃料電池發(fā)電系統(tǒng)、，以及新電轉氣動技術等，但大多受到技術成熟度、經(jīng)濟成本等瓶頸的限制。

1.4分布式風電接入與控制技術

分布式風電是風電大規(guī)模利用之外的另一種利用形式。通常，35kV及以下電壓接入電網(wǎng)，并在附近滿足電力負荷。它是偏遠或孤立地區(qū)的主要供電方式，接入方式為多點接入。我國分布式風電的開發(fā)利用尚處于起步階段。微電網(wǎng)作為一種分布式發(fā)電系統(tǒng)得到了廣泛的應用。分布式風力發(fā)電的關鍵技術是分布式風能資源評估技術、風力發(fā)電預測技術、風能存儲技術和控制系統(tǒng)監(jiān)控技術。在風能資源評估和風電預測方面，分布式風電

遵循大規(guī)模集中風電技術，缺乏一定的適應性。在風電儲能方面，風電往往與蓄電池儲能系統(tǒng)相結合，可以在風機附近進行布局，并對蓄電池儲能進行聯(lián)合協(xié)調(diào)控制，但由于多臺風機或蓄電池儲能系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制相對復雜，整體協(xié)調(diào)控制需求較高，需要匹配更多獨立的測控系統(tǒng)，單位容量投資成本高，不利于設備維護，用戶用電滿意度低。在風電控制系統(tǒng)監(jiān)測方面，我國分布式風電信息采集與監(jiān)測技術水平較低，相關研究較少，在系統(tǒng)優(yōu)化和運行方面存在一定問題。

2中國風能高效利用的未來技術趨勢

2.1大力推進風電與大能源電力系統(tǒng)雙贏發(fā)展

在發(fā)電側實現(xiàn)一體化協(xié)同發(fā)展，同時發(fā)展集中風電基地，重視發(fā)展分布式風電;在提高發(fā)電總裝機容量的同時，加快供電結構調(diào)整和儲能技術發(fā)展;用能產(chǎn)業(yè)布局應結合能源和資源稟賦的特點。為有效支持上述工作，必須高度重視能源和電力行業(yè)的統(tǒng)一規(guī)劃，加強區(qū)域能源規(guī)劃，協(xié)調(diào)常規(guī)能源和風電等新能源的統(tǒng)一協(xié)調(diào)規(guī)劃和布局，實現(xiàn)電源與電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展。

2.2建立風電均衡發(fā)展等新能源激勵政策體系

建立完整的發(fā)電、并網(wǎng)、用電激勵政策體系。在供電方面，要加強調(diào)峰能力建設，加快完善火電機組靈活改造和參與調(diào)峰補償政策。在電網(wǎng)方面，在突破大型風電場集群控制能力的基礎上，加快跨省、跨地區(qū)渠道建設，擴大新能源配置范圍，全面發(fā)揮大電網(wǎng)的配置平衡能力。

2.3加快建立和完善風電等新能源消費市場機制

優(yōu)先發(fā)展風能等新能源。優(yōu)先在全省調(diào)度新能源，打破全省火力發(fā)電計劃;打破省際壁壘，在區(qū)域內(nèi)實施跨省輔助服務。加快建設全國統(tǒng)一的電力市場。建立以臨時交易為主補充的中長期交易體系。啟動跨地區(qū)、跨省份現(xiàn)貨市場。電力用戶可以選擇在各省和地區(qū)購買新能源。盡快完善市場規(guī)則和新能源交易機制。建立新能源接收省和出口省的利益補償機制。鼓勵用戶積極參與電力需求側響應和市場交易。研究完善網(wǎng)絡側峰谷分時電價機制。

2.4完善風電行業(yè)管理和技術標準規(guī)范體系

將建立統(tǒng)一的風電發(fā)展管理體系，關鍵是整合各方面的資源，落實國家風電發(fā)展戰(zhàn)略、規(guī)劃和配套政策的設計，建立政府部門之間、電網(wǎng)整體之間的綜合協(xié)調(diào)機制，發(fā)電、氣象、技術研發(fā)、標準、裝備制造等部門，協(xié)調(diào)和配置技術等資源，負責重大項目的組織實施，為風電發(fā)展創(chuàng)造良好的發(fā)展環(huán)境。其次，在五年發(fā)展規(guī)劃中，政府應結合風電技術的發(fā)展變化，開展一定規(guī)模的先進技術示范項目，展示技術、資源、電網(wǎng)和市場的有效整合。

完善中國風電標準、測試和認證體系。一是不斷完善風電機組、風電場的標準、檢測和認證體系。其次，國際電工委員會（IEC）和中國目前使用的其他標準應進行修訂，以符合中國的風能資源和環(huán)境條件。同時，隨著風電利用形式和策略的多樣化，相應的標準需要及時更新。

3結論

目前，我國風電的發(fā)展存在著一些不匹配，許多風電利用技術也隨之出現(xiàn)。在我國風電利用技術方面，本文總結了我國風電的現(xiàn)狀和存在的問題，指出了風電集中與分散，可以通過技術推廣互補，最后從新能源激勵政策、強化新能源給定市場機制、風電網(wǎng)絡建設和技術標準等方面提出了風電利用技術的發(fā)展方向。

參考文獻：

[1]張旭，陳云龍，岳帥，查效兵，張東英，薛磊.風電參與電力系統(tǒng)調(diào)頻技術研究的回顧與展望[J].電網(wǎng)技術，2018，42（06）：1793-1803.

[2]呂文春，馬劍龍，陳金霞，吳雨晴.風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及制約瓶頸[J].可再生能源，2018，36（08）：1214-1218.