风力发电及其技术发展综述

风能作为最具商业化前景的可再生能源,正得到大规模的开发和利用,风力发电相关技术也取得了显著的进步.文章综述了目前风力发电及其技术的发展与应用情况,对风力发电系统的类型、风电系统中所采用发电机的性能与特点以及未来风力发电技术的发展趋势进行了较详细深入的介绍,为更好地了解国内外风力发电的现状与发展趋势提供参考.     

风电场建设规划设想

中国风能资源丰富,有大规模开发的前景。风力发电技术经过20年的发展日臻成熟,因其良好的环境效益得到迅速发展,1995-1999年世界风电装机容量平均年增长率为32％,是电力工业中增长速度最快的电源。中国风电场建设经历了科研示范和产业化初始阶段后,在21世纪将进入大规模发展的时期。中讨论了风电技术的主要特点、发展现状、风电设备国产化的情况、发展风电所考虑的一些因素以及风电场建设的规划设想。     

海上风电发展现状及发展趋势

风能作为一种清洁的可再生能源,近几年受到了世界上许多国家的重视.由于发展海上风电,不占用陆上土地,而且海上风能资源丰富,适宜干大规模开发,因而海上风电已成为未来风电发展的必然趋势.     

特约主编寄语

中国海上风电历经10余年的发展,至2021年6月,总装机容量已达到11 GW.国家"碳达峰·碳中和"战略的提出,有力推动了海上风电的大规模开发.为了对中国未来更大规模、更远离岸距离的海上风电开发面临的关键问题进行分析与探讨,《电力系统自动化》策划了"大规模海上风电系统关键技术研究与应用"专辑.专辑收录论文14篇,涵盖了海上风电发展现状与技术展望、海上风电电气系统规划、并网接入技术、系统稳定性分析与控制、运维策略、多能综合利用等重要研究方向.     

风电落点影响因素分析

风力发电作为目前最为成熟、最具规模化开发条件的新能源技术,已成为我国能源战略调整和转变电力发展方式的重要内容。随着我国风电场的大规模开发,其落点对电网的影响已扩展至系统潮流分布、调峰调频、安全稳定及经济调度等方面。总结了影响风电落点的主要因素,并对风电落点关键影响因素进行分析,确定电网接纳风电容量,提出可量化比较的风电输电落点综合成本分析模型。     

大规模风电并网对电网的影响及抑制措施研究

分析了风能发电的特点,指出大规模的风电并网将增加系统调峰困难,影响系统频率和省际联络线调节的稳定性,导致潮流断面重载增加并降低系统稳定性,增加系统无功调节难度,降低电网抵御故障的能力.针对辽宁电网风电接入的实际情况,提出了强化风电并网的调度及技术要求.同时,提出提高风电场发电稳定性最好的方法是在风电场建立储能系统.     

海上升压站智慧化建设研究

0 引言 能源安全、生态环境等问题日益突出,中国表述了碳达峰、碳中和的承诺,发展清洁能源已成为能源战略的重要方向.海上风能有风速高、紊流小、发电利用小时数高、开发不占土地、适宜大规模开发等优点,因此海上风电已成为风电开发的前沿和技术制高点.但是,海上风电场离岸距离远,有装机容量大、运行环境恶劣、巡视检修困难等特点,对数字化、智能化的要求更高.     

探析风力发电系统技术的发展

随着能源枯竭脚步不断推进,人们开始探索新能源。风能,作为一种新能源出现,在世界范围内被很广泛应用,它是世界上少有的可再生清洁能源。风能的产生在风能系统作用下,把风能转化成电能。该技术成为电能的主要核心技术,它纯净无污染特性被受世界瞩目。该系统技术已经被广泛推行。本文主要从现代新型变速恒频风电系统和风电控制技术两个方面进行深入研究,对电力系统的使用进行深入阐述,期待风力发电系统技术在发展中更加完善和进步。     

甘肃酒泉风电基地风电预测预报系统

为了解决甘肃酒泉千万千瓦风电基地大规模风电并网难题,缓解电网运行、调度和电力市场管理的压力,文中从风电场的实际情况出发,提出了风电预测预报系统的总体方案,对建设风电预测预报系统方案中的数据采集、风能预测预报和风电预测预报模式进行了研究,提出了将多种预测方法结合的解决途径.     

风电接入系统暂态电能质量扰动小波检测方法

随着风能发电的大规模发展,风能电并网运行是一种必然的发展趋势.风能的波动性、间歇性和随机性等特性使接入风电的电力系统的运行特性和电能质量受到复杂的影响.为此,针对风电并网运行中的电能质量问题,重点研究风电接人系统的暂态电能质量扰动的小波检测方法,详细分析暂态电能质量扰动小波检测的基本原理和实现策略,并给出仿真结果.理论...     

Probabilistic power quality indices for electric grids with increased penetration level of wind power generation

In future electric grids it is expected that the share of power produced by renewable energy systems will increase to supply large deficits in power demand. Wind energy is one of the most important sources of renewable energy generation systems. With increased penetration level of wind energy conversion systems in modern electric grid, the quality of power will inevitably be affected. Power quality (PQ) indices are used to quantify the quality of the power. They serve as the basis for comparing negative impacts of different disturbances on power networks. Previous research of PQ indices with electric grids including wind energy sources was mainly based on fixed wind speed. Therefore, the PQ indices were calculated as instantaneous values that do not reflect the overall power quality impact of the grid connected wind energy systems. The main objective of this paper is to propose new probabilistic PQ indices for electric grids including wind energy systems. The proposed PQ indices combine both the probabilistic nature of wind speed using discrete Markov analysis and the electric grid behavior. The main PQ indices proposed are those concerning harmonics, flicker, and voltage sag. The developed indices are suitable for electric grids that include high penetration level of wind based power sources. The method used is general and can be applied to other power quality indices or power system performance indices.     

风电经特高压直流送出系统的暂态过电压问题研究综述

大规模风电通过特高压直流线路外送时,换相失败、直流闭锁等故障引发的暂态过电压问题严重影响了系统的安全稳定运行,制约了系统的输电能力。针对风电经特高压直流送出系统暂态过电压问题的研究步骤和关键技术挑战,从系统仿真建模、暂态过电压根源解析、抑制策略设计3个方面,分别进行总结和综述：从大规模风电经特高压直流送出系统的仿真建模出发,梳理、评述了各主要部分的建模方法及其优缺点;阐述了2类典型暂态过电压的演化过程,解析了其产生根源、影响因素及量化分析方法;根据控制策略的实施对象,从系统级保护控制、直流系统控制、风电集群控制、无功补偿控制等方面,对比分析了各种控制方法的优势与不足。分别针对上述3个方面梳理总结了现有成果并对研究趋势进行了展望,以期为大规模风电经特高压直流外送系统的故障穿越控制提供依据。     

风电参与电力系统调频控制策略综述

随着可再生能源的大规模开发,以风能为代表的可再生能源大量并入电网,且渗透率不断提高.一方面,由于惯性时间常数较小的风电机组替代了传统发电机组,系统的总体惯量减少;另一方面,由于风能本身所具有的间歇性、随机性,系统的频率特性发生改变,调频能力随之减弱.风电参与调频是解决风电上网约束的有效手段之一.为此,对风电参与调频领域的研究进行综述,首先以双馈风电机组和永磁直驱风电机组这2类最常用的变速风电机组调频控制策略为例,综述风电机组转子超速控制、桨距角控制、虚拟惯量综合控制、虚拟同步发电机控制,储能与风电调频以及多控制策略联合的原理、优缺点和发展趋势等;然后针对风电场参与系统调频的若干问题进行分析;最后对本领域未来可研究的问题进行展望.     

计及风电—负荷耦合关系的含大规模风电系统调峰运行优化

随机性风电出力的准确建模是含大规模风电系统调峰运行优化的关键环节之一。针对中国系统运行的实际特点,提出计及风电出力与日负荷时序耦合关系的交互特性评价指标,并据此建立基于调峰问题驱动的风电出力模型。该模型以关键场景、聚类场景及其概率分布表征风电接入对系统运行和调峰需求的综合影响。基于该风电出力模型,建立了含大规模风电系统的调峰运行优化模型。通过多场景下的运行优化,获得各项运行指标的期望值,实现对系统调峰运行特性的综合分析。对中国西部某省进行了算例分析,验证了所提方法的有效性和实用性。     

基于GIS-MCDA的蒙古国可再生能源资源评估方法研究

为准确评估可再生能源资源开发潜力,提出一种基于地理信息系统(GIS)和多标准决策分析(MCDA)的资源评估方法,构造GIS支持的多标准决策分析模型。在考虑资源条件、地形坡度、离城镇距离、离路网距离,以及离电网情况等多重因素下,结合GIS空间分析和多标准决策方法,对可再生能源开发场站影响因素进行决策分析,从技术和经济可开发潜力两方面给出资源评估总体流程和方法。结合蒙古国实际的风速、太阳辐射度和其他空间数据,对蒙古国风能和太阳能资源潜在开发区域进行评估,得到风电和光伏场站建设的空间适宜性分布地图,验证了所提出方法的可行性和有效性。研究结果表明,蒙古国风电开发适宜区域潜在可开发的风资源高达21.7 GW,覆盖面积约为4340 km2;光伏场站开发适宜区域潜在可开发的太阳能资源约为483.7 GW,覆盖面积超过12000 km2,具备大规模可再生能源开发潜力。同时,对比适宜区域的风电和光伏开发项目LOCE,可以看出在中短期内风电较光伏更经济,但长远来看,随着光伏组件和系统平衡的改善,太阳能光伏LCOE会下降至与风力发电相同的水平。     

基于随机潮流的含风电电力系统静态安全评估

为快速有效地评估大规模风电并网电力系统的静态安全水平,将随机潮流引入安全评估。以解析法随机潮流为电网状态分析手段,保证方法高效性,并基于序列运算理论实现随机潮流计算,降低了对分析所需基础数据的要求,以保证方法实用性。定义了基于随机潮流结果的安全指标,从概率和风险两个角度快速实现系统安全的综合量化评价。基于元件级安全指标进一步给出了系统薄弱环节辨识方法。IEEE-RTS79系统测试结果验证了所提方法的有效性和准确性。与传统不确定性评估方法相比,所提方法能大幅提高评估效率,对间歇性能源并网电力系统的安全评估具有实用价值。     

欧洲海上风电规划机制和激励策略及其启示

中国海上风能资源丰富,海上风电开发正处于由近海到远海、由浅水到深水、由起步到规模化开发的关键阶段。欧洲是海上风电行业的先驱和全球最大市场,积累了丰富的海上风电发展经验,对中国海上风电发展具有重要的借鉴价值。以欧洲地区3个主要海上风电国家：英国、丹麦和德国为例,首先,从规划的关键责任方及其职责、规划流程两方面对比分析欧洲海上风电的规划机制及其优缺点;其次,分析欧洲为促进海上风电发展采取的典型激励策略,并结合3个国家的具体情况研究不同激励策略的特点和实施经验;最后,结合欧洲经验和中国国情,从规划机制和激励策略2个层面提出了促进中国海上风电发展的针对性建议。     

直流电网核心装备及关键技术展望

直流电网技术是解决区域内高比例可再生能源并网和消纳问题的有效技术手段,但构建直流电网将面临技术、装备和标准等方面的诸多挑战。基于直流电网的技术特点,分析了高比例可再生能源并网、远海风电并网、直流配电网等3种典型应用场景,详细阐述了直流电网关键技术和核心设备的最新研究进展,研究提出了直流电网技术的发展方向,分析了未来直流电网发展需要研究的关键技术,指出未来随着直流电网基础理论体系的完善,以及关键技术、核心设备的突破,直流电网技术将在全球广泛互联的能源网络中发挥更大的作用。     

风电功率爬坡的控制策略研究

随着风电规模的不断增大,风电出力的波动对电力系统的影响越来越大,尤其是风电的大规模高集中接入,使得风电功率爬坡问题日益突出。针对风电功率爬坡,文章提出了两种控制策略：一种是风电场不按照最大风能捕获要求发电,而是留有一定的裕度作为备用容量,通过调节发电机转子转速和风力机桨距角来控制功率爬坡;另一种是通过储能技术,抑制风电功率爬坡。利用电力系统仿真软件PSCAD进行仿真,对比了两种控制策略的可行性和有效性。     

大型风电基地的发展特点探讨

针对2011年发生的大规模风电机组脱网事故及2012年以来出现的严重弃风现象,结合大型工程一般发展规律,以酒泉风电基地为实例,通过分析其建设运行过程中的各种现象及暴露出的问题,探讨提出大型风电基地整体发展的几个特点。大型风电基地开发是一项工程活动,必须遵循工程固有自然科学规律。大规模风电开发是复杂的技术和技术群的应用和集成,要按工程科学实施。大规模风电开发是目标要求明确的大型工程,成本、质量、效率必须三者并重。大规模风电受地理、当地经济和电网等多因素制约,应由国家能源主管部门进行规划、建设、运行和用电的整体协调。为了保证大型风电基地的可持续发展,其必须要与环境、生态协调一致。