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淺淡風(fēng)能發(fā)電利與弊及蓄電池儲能的應(yīng)用

2012-01-05   |  來源:煒業(yè)通科技

    縱觀世界范圍,能源形勢不容樂觀,煤炭資源日漸匱乏,以目前的消耗速度來看支撐不到2050年;石油資源價格不斷飆升,世界范圍內(nèi)的石油爭奪愈來愈烈;環(huán)境污染問題又不空忽視成為了全球各國普遍關(guān)注的問題。

    電能作為一種清潔可再生的二次能源受到了普遍的青睞,但是電能的產(chǎn)業(yè)對一次能源的消耗相當(dāng)巨大,因此尋找一種清潔的一次能源來發(fā)電就逐漸受到了普遍的關(guān)注。風(fēng)能發(fā)電也就應(yīng)動而生。但是風(fēng)能發(fā)電也存在這一些難以解決的問題,如風(fēng)電并網(wǎng)對系統(tǒng)的影響以及風(fēng)力發(fā)電的規(guī)劃是擺在眼前的現(xiàn)實問題。

    一、風(fēng)能發(fā)電優(yōu)勢突出

    1. 風(fēng)能發(fā)電對于環(huán)人貢獻(xiàn)巨大

    風(fēng)能資源量大質(zhì)優(yōu),風(fēng)力發(fā)電優(yōu)勢突出,世界性范圍內(nèi)風(fēng)電發(fā)展迅速。到達(dá)地球2%的太陽能可轉(zhuǎn)化成風(fēng)能,以此來計,風(fēng)能總量比水量大,有人算過,只需地面風(fēng)力的1%,就能滿足全球發(fā)電能量需要。而且風(fēng)能發(fā)電對環(huán)境無任何破壞,只要修建必要的采風(fēng)發(fā)電裝置即可,不像水能發(fā)電那樣需要修建大壩蓄水發(fā)電,必然會對環(huán)境做出一些不可自恢復(fù)的改變,會影響當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)發(fā)展和原始的自然景觀,有時甚至?xí)绊懙皆∶竦纳?。對于由發(fā)電而引起的溫室氣體排放問題來說,燃煤火電最嚴(yán)重,燃油火電次之,核電較少,風(fēng)電最少。核電喝然和風(fēng)電的溫室氣體排風(fēng)量差不多,相比火電小了兩個數(shù)量級,但是核電的污染問題目前還沒辦法解決,因此風(fēng)力發(fā)電有著得天獨厚的優(yōu)勢。從經(jīng)濟(jì)角度衡量,風(fēng)力發(fā)電優(yōu)勢更加巨大,可謂一本萬利,只需前期建設(shè)裁縫發(fā)電設(shè)備和后期的較少的維護(hù)費用即可,并不需要像火電核電那樣無限期的設(shè)入日漸高昂的成本。此外火電核電等熱電設(shè)備還必須耐受高溫高壓,風(fēng)電則沒此多余的擔(dān)心。

    2. 風(fēng)力發(fā)電在世界范圍發(fā)展迅速

    由于意識到風(fēng)力發(fā)電的巨大優(yōu)勢,世界各國都開始競相發(fā)展風(fēng)力發(fā)電。世界性的風(fēng)電發(fā)展以前所未有的速度進(jìn)行著,全世界的風(fēng)電在1999年已經(jīng)達(dá)到了1萬MW,而更值得驚騎的是這個數(shù)字在2000年的時候就已經(jīng)翻了一番達(dá)到了2萬MW以上,2005年的時候又超過了3萬MW。風(fēng)電發(fā)展主要以歐洲為主,占到了風(fēng)電總量的2/3,北美占到了1/5,亞洲是1/8。德國作為風(fēng)電第一大國,風(fēng)力發(fā)電總量是15688MW,占全國發(fā)電總量的6.2%,占世界風(fēng)電總量的33%。由于風(fēng)電的發(fā)展使德國的溫室氣體排放量大為減少,2004年德國新建1200多臺發(fā)電用風(fēng)車,裝機容量超過2000MW,居世界首位。而目前相對風(fēng)電量最大的是丹麥,目前的風(fēng)電總量已經(jīng)超過了全國發(fā)電總量的10%,丹麥規(guī)劃到2030年,風(fēng)力發(fā)電將占總發(fā)電裝機的50%。我國的風(fēng)電事業(yè)發(fā)展也較為迅速,已從1997年排列在世界第10位而躍居到現(xiàn)在的第8位,預(yù)計今年還將有更大的進(jìn)步。我國的風(fēng)力資源相當(dāng)豐富,居世界首位,因此發(fā)展?jié)摿κ志薮蟆D壳伴_發(fā)還很不足,主要在內(nèi)蒙、新疆和沿海一些地區(qū),但是還沒有形成真正的規(guī)模,有待于進(jìn)一步的開發(fā)的探索。

    二、風(fēng)力發(fā)電問題不容忽視

    在風(fēng)力發(fā)電巨大優(yōu)勢百前也不能盲目的樂觀,畢竟風(fēng)力發(fā)電所帶來的問題還沒有十分完美的解決,有待繼續(xù)研究和努力。

    1. 風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)

    風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)后會對系統(tǒng)產(chǎn)生不小的影響,會影響到系統(tǒng)的電壓波動和電能質(zhì)量,還會造成諧波污染。其中由風(fēng)電并網(wǎng)所引起的電壓波動和閃變是風(fēng)電并網(wǎng)的主要負(fù)面影響。電壓波動為一系列電壓變動或工頻電壓包絡(luò)線的周期性變化,閃變是人對燈光照度波動的主觀視感。雖然現(xiàn)在風(fēng)力發(fā)電機組大都采用軟并網(wǎng)方式,但是啟動時仍會產(chǎn)生較大的沖擊電流,使得風(fēng)電機組輸出的功率不穩(wěn)定,進(jìn)而會導(dǎo)致電壓的波動和閃變。電壓的波動和閃變會使電燈閃爍,電視機畫面不穩(wěn)定,電動機轉(zhuǎn)速變化嚴(yán)重影響到工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量,在某些特殊行業(yè)電壓不穩(wěn)定會使一些精密的儀器出現(xiàn)測量錯誤,嚴(yán)重時還會引發(fā)重大事故。除了電壓問題,風(fēng)電并網(wǎng)還會引入諧波污染。變速風(fēng)機需通過整流和逆變裝置接入系統(tǒng),由于風(fēng)速并不能穩(wěn)定在一個特定值,因此會造成大量的諧波污染。雖然諧波污染對風(fēng)電并網(wǎng)有較大影響,但與電壓波動相比就顯得小多了。

    2. 風(fēng)電對電網(wǎng)功率和暫態(tài)穩(wěn)定性的影響

    風(fēng)力發(fā)電由于風(fēng)速變化莫測,使得風(fēng)電上網(wǎng)功率也隨之不斷振蕩,當(dāng)風(fēng)電的擾動頻率接近系統(tǒng)固有的振蕩頻率時,就會引起大幅度的功率振蕩,并且振蕩頻率時,就會引起大幅度的功率振蕩,并且振蕩的幅度會隨著擾動的幅度而變化。擾動幅度不僅與風(fēng)電擾動有關(guān),也與系統(tǒng)本身的參數(shù)有關(guān),因此可考慮從兩方面著手減少擾動對電網(wǎng)的強迫功率振蕩。風(fēng)電產(chǎn)網(wǎng)不僅會對系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)強迫的功率振蕩,還會對系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。當(dāng)然這種影響在風(fēng)電裝機容量較小時顯得微不足道,但是當(dāng)一旦風(fēng)電在系統(tǒng)中占有比較多的份額時,這種影響就不容忽視了,否則當(dāng)并網(wǎng)的風(fēng)電突然變化時,系統(tǒng)有可能由于振遨于蒼天的命運蕩大而不能保持暫態(tài)穩(wěn)定而失去穩(wěn)定,出現(xiàn)電力系統(tǒng)大的崩潰??傊绻⒕W(wǎng)的風(fēng)電的風(fēng)電份額較高而系統(tǒng)較脆弱時,并網(wǎng)產(chǎn)生的負(fù)面影響是十分巨大的。

    三、蓄電池儲能的應(yīng)用

    風(fēng)能作為清潔能源大力發(fā)展以來,風(fēng)電的問題也越來越受到電力工作人員的關(guān)注。但是風(fēng)能作為一種間歇性能源,加之風(fēng)能資源的預(yù)測準(zhǔn)確度并不能完全符合電力系統(tǒng)對電能質(zhì)量的要求,尋求新途徑新思路解決風(fēng)電對系統(tǒng)的影響也自然成了許多電力行業(yè)工作人員的目標(biāo)。采用靜止無功補償器可快速補償無功功率,維持風(fēng)力發(fā)電電源接入點電壓的穩(wěn)定,但不能調(diào)節(jié)風(fēng)電場輸出的有功功率。而采用電池儲能系統(tǒng)可以以較好的解決這一問題,即可以保證上網(wǎng)電壓的穩(wěn)定,又可補償有功功率不會對系統(tǒng)產(chǎn)生不利的影響。可以選擇由蓄電池組、整流裝置和逆變裝置組成的柔性交流輸電系統(tǒng)作為儲能系統(tǒng)。

    四、結(jié)論

    風(fēng)能作為一作清潔的能源,在二十一世紀(jì)資源匱乏,環(huán)境問題突出的今天有著相當(dāng)大的吸引力,世界大范圍內(nèi)發(fā)展風(fēng)力發(fā)電技術(shù)來取代傳統(tǒng)的燃煤和燃油火電。在風(fēng)電發(fā)展方面比較先進(jìn)的是德國和丹麥等國家,我國的風(fēng)電雖然較之前有了較大的發(fā)展,但是和世界先進(jìn)水平不家較大的差距。在風(fēng)電發(fā)展方面,除了看到其優(yōu)點以外,缺點也不容忽視,對于電力系統(tǒng)電壓和功率的影響都值得去深入的探索和研究。目前可以通過電池儲能技術(shù)解決較少風(fēng)電對系統(tǒng)的影響,要使風(fēng)電大面積發(fā)展所要做的工作還有很多。

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