在可再生能源发电领域,风力发电一直是行业的领跑者。目前中国风电装机容量已达2268万kW,累计发电量达516亿kWh。中国已经计划进一步发展风力发电,预计风力发电在2020年将至少达到1.5亿kW的装机容量,争取在2030年和2050年实现3亿和5亿kW,届时风力发电将在发电总量中占10%和20%以上。
发电的最大争议在于风力发电场占地面积对于土地金贵的城市来说是不可接受的,因此大部分风力发电场建造在人烟稀少的西北地区,但人口密集的沿海城市才是消耗能源的大户。风电场远离电力负荷中心,对风电的传输、接入电网构成一定的障碍。
风力发电对改善能源结构、提高多种复合能源的利用率起到了关键作用,但风力发电,特别是大规模的风力发电一旦实现并网运行将会给传统电网带来很大影响。风电本身是一个间歇性不可控的能源,并入传统电网之后,整个能源系统都要进行相应的调整。随着风电单机容量的提升,发电峰谷差也逐渐加大,给发电调度和电网安全造成很大的冲击。
由于风力发电的原动力不可控,发电输出的电能具有波动性和间歇性,当风力发电并网规模达到一定程度时,将会改变电网的潮流分布,传统电网的潮流控制也会发生重大改变,会直接影响电网的稳定性。其次,由于风力发电的不确定性,所带来的风能功率的波动性也使电网电能质量下降。
风力发电与太阳能发电一样也会有孤岛效应,采用传统的电网保护及测控设备都无法满足要求,需要更新型的电网保护及控制设备。风力发电还需要更多的储能设备加入电网,所以传统电网很难满足大规模风力发电的并网接入。
风力发电并网难的困境,导致大部分的风力发电设施在夜间风力发电高峰期停运,传统电网缺少消化和输送能力白白浪费了大量能源。风力发电场占用土地资源广,因此目前中国大部分风电场建造在偏远地区。风电场所处地区配电网较落后,给风电并网造成一定困难。
智能电网可以有效地优化电网调度、合理配置电源输送、增强电网抗故障能力,并且智能电网比传统电网具有更强大的兼容性,为风电的发送、调配铺平了道路。智能电网增加了更多的储能环节,能更合理的分配能源消耗与调节电能流向、更多的引入电力电子装置来改善电能质量、根据不同的用户需求更好的调节供需双方的电能平衡和高智能及网络化的保护与控制设备的逐步推广使用等诸多方面缓解风力发电并网所带来的问题,并提高绿色能源在整个电网的利用率。
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