浅谈风电友好型智能电网的关键技术

摘要：近年来，风电场装机的容量逐渐增加，而且在电源中的比重也有所提高，所以在一定程度上影响了电力系统规划和运行的效果。在此背景下，构建风电友好型智能电网的需求显得更加迫切。文章针对以上问题进行了分析，并讨论了风电友好型智能电网的关键技术。

关键词：风电友好型；智能电网；关键技术；风电场；装机容量；电力系统 文献标识码：A

中图分类号：TM614 文章编号：1009-2374（2016）28-0126-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.063

现阶段，新能源开发已经成为国家重点战略，而且地位十分重要，而風电与太阳能等多种可再生资源也逐渐成为未来新能源发展的重点内容。在国家实行“十二五”期间，对于环境恶化以及传统能源短缺问题对地球造成的威胁已经采取了措施，为了保证经济社会中的电能更安全和可靠、更经济和清洁，国家提出了“智能电网”这一概念，并且在与其相关的领域当中开展了深入的研究工作。

1 风力发电发展研究

20世纪80年代，我国开始建设风电场，而截至到目前，其发展效果十分理想。我国风电产业装机容量相对平稳，但是增长的速度却比较慢。而在国家发改委的首期风电特许权项目招标以后，风电场在建设方面逐渐向规模化的方向发展，使得装机容量快速提高。在此背景下，风电行业的发展已经取得了极大的成就，而主要的原因是因为具备明确规划并树立了明确的发展目标。另外，现阶段，我国从事风电机组研制企业的数量快速增加，所以也形成了一定规模，能够研发并生产自主产品，有效地增强了风电行业在国际市场中的竞争力。目前，我国风电整机制造业的规模有所扩大，而且很多大型制造行业以及投资商都开始进入国内的风电设备制造行业市场当中。

2 风电行业现状分析

2.1 电网问题

虽然我国电网系统建设以及火电和水电的发展适应性比较理想，但是在大型的风电厂并网技术中始终存在不足之处，而且运行管理的经验严重缺乏，严重地制约了风力发电行业的发展。因为风电的间歇性与随机性特点十分明显，而且并网风电会影响到系统的电压、稳定和频率。另外，在风电行业当中有不成文的规定，具体内容就是，要保证风力发电电量比例不超过总发电量5%，一旦超出规定的范围，就会影响电网稳定程度。

2.2 风电设备研发能力薄弱

现阶段，我国风电设备在研发方面最明显的不足就是研发能力低，设计和制造水平与世界水平相差过大。我国绝大多数的风电企业，其核心技术都来源于国外，同时在引进技术的过程中并未关注这些资料内容，而且没有正确地判断资料完整性以及技术的先进程度。另外，在设计资料系统学习方面也十分缺乏。有部分企业在获得国外资料之后，因为受到利益驱动，所以没有全面地吸收并消化资料内容，这样就很容易在没有了解设计理念与思路的情况下生产，最终就会使我国的企业处于具备产权但是缺乏知识的状态，仅仅具有组装风电机组的能力，但是却不具备设计风电机组的思维。

3 风电友好型智能电网概述

因为传统的电网属于刚性系统，在电源接入、推出以及传输电能量方面的弹性都十分缺乏，所以导致电网动态柔性和重组性能都不理想。另外，垂直多级控制机制的反应相对迟缓，在建立实时、可配置以及可重组系统的过程中具有极大的难度，同时其自愈和自我恢复的能力也严重依赖物理冗余。在向用户提供服务的时候相对简单且信息单向。除此之外，信息共享困难大，不同种类的自动化系统相互孤立并且割裂，所以难以构成有机统一的整体。目前，国网公司开展两批试点工程，其试点的范围相对较广，能够涵盖公司经营区域的20多个省市，其中所涉及到的环节包括发电、输电、用电、配电以及用电和调度，同时也包括通信信息平台。其中第一批试点工程所遵循的原则内容就是重点区域需要首先突破，并且条件成熟的地区要首先运行。

4 风电友好型智能电网的特性分析

对于风电友好型的智能电网来讲，之所以被重视，是因为其自身所具备的特性决定的。第一，风电友好型智能电网的资源优化配置能力十分强大；第二，这种类型的智能电网在实际运行的过程中十分安全与稳定；第三，该智能电网能够积极地推动多种清洁能源的进一步发展；第四，其电网调度很容易实现高度的智能化；第五，风电友好型智能电网可以调动用户侧弹性资源。

5 风电友好型智能电网的关键技术分析

当智能电网的建设将电力系统当中的所有环节实现覆盖以后，各环节智能化的建设与改造就会促进风电的大规模利用与开发，而其中所运用的关键技术可以表现在以下五个方面：

5.1 发电环节的关键技术

在发电环节当中，关键的技术有风电并网运行与控制技术、新能源网源协调技术、常规电源网厂协调技术、风电并网建模及仿真技术以及大规模储能技术等。其中在短期或者是中期方面进行分析，对风电消纳问题的解决，最为有效且成本最适宜的方法就是不断增强常规电源快速调节的能力。另外，在新建电厂的过程中，需要明确规定灵活性，并且合理地改造现有电厂，有效地满足灵活性的需求。但是站在长远的角度来看，大规模储能技术可以补充新能源的发电方式，并且利用所存储的电能来平滑随机和间歇功率的输出，在发展大规模新能源方面发挥着重要的作用。而在风力发电方面运用大规模储能装置，因为电源侧配置的动态响应性能十分理想，使用寿命比较长，而且可靠性能较高，所以对于风电间歇性与波动性的问题能够有效地解决，使得电网接纳风电能力得以提升。

5.2 输电环节的关键技术

灵活/柔性交流输电技术、智能变电站技术、柔性直流输电技术、特高压交/直流输电技术等都属于先进输电技术的范畴。其中柔性输电技术与特高压输电技术在风电开发中发挥着重要的作用，优势是“建设大基地，融入大电网”这种模式。而智能变电站技术以及输电线路状态监测的技术则能够在电网输送容量增加方面发挥重要的作用，同时还能够提高电网的自愈水平。

5.3 配电环节的关键技术

在风电分布式发展的过程中，配电室电力系统中的电能配送环节发挥着基础性的作用。其中智能配电网能够为灵活自适应故障处理与自愈提供有力的支持，并且实现信息流、电力流以及业务流三者的一体化，而且配电网络的自组织和自优化能力都十分高效，同时还包括分布式电源有序并网，实现即插即用和电网互动。而通过风电分布式所接入的智能配电技术主要有分布式发电并网技术、配电网定制电力技術、微电网技术以及高级配电自动化技术等多种技术内容。

5.4 调度环节的关键技术

在智能电网的建设过程中，最重要的内容就是智能化调度，同时这也是实现风电可调度目标的重要技术措施。而电力系统要想与大规模清洁能源发电的并网运行相适应，就应该对监测技术、调度决策支持技术以及控制技术等进行深入的研究，保证风电是可控制可测量的。而智能电力系统的调度技术则主要涉及的内容就是发电机组低成本调度技术和功率预测及监控技术，但是一定要对发电厂的类型进行详细地考虑，并且分别掌握各自约束条件。因为在实现电力系统调度的过程中，信息透明是最重要的基础，也就是说，不同发电厂在发电过程中的边际成本信息，所以需要对最小化成本优化问题进行深入地思考。其中风电调度决策支持技术、调度端风电预测技术、安全稳定防御技术、节能发电调度技术以及风电场监控和实时监测的技术都是风电发展过程中的智能调度技术。以上所列举的技术能够根据风电出力的主要特性来深入研究大规模风电发展对于电网的调频和调峰产生的相关影响。与此同时，还能够探究大规模风电对于系统的开机方式以及区域电网联络线功率控制以及自动发电控制所产生的影响，进而更好地分析风电调度管理模式。

5.5 用电环节的关键技术

在电力系统当中，用电属于电能消费的环节，而且智能用电技术可以构建出系统和电力用户的信息流、电力流以及业务流的实时互动供电关系，是一种全新的供电关系。另外，用电环节实现灵活与互动，能够使系统对于风电变化进行及时地跟踪，有效地提高了风电消纳的水平。

在短时期内，不断加大灵活性符合用电的比例能够提高风电消纳。而这种负荷可以在风力发电量较高的情况下随之升高，并且在其电量低的情况下随之下降。同时能够和供热设备相互联系在一起，如热泵或者是带有大型储热系统的电锅炉等。而在长期内，可以将电动汽车的充放电、用户侧储能技术、高级测量体系以及用电信息采集等纳入到智能用电技术内容中。基于双向计量、实时通信、用户用电信息采集和需求响应技术使得高级测量体系能够对用户的分布式电源和电动机汽车接入与监控提供大力支持，保证智能电网和电力用户之间能够实现双向的互动。而用电信息采集系统则可以对用户进行正确的指导，保证其用电的科学合理，并且更好地为风电低谷消纳提供所需的技术支持。另外，在智能电网和用户实现双向互动的过程中，电动汽车的充放电十分重要，能够帮助系统更好地接纳波动性的发电容量。基于此，智能需求侧管理的技术就是对自动需求进行响应，保证用电的智能性与有序性，能够实现远程能耗的检测，并且正确诊断效能等。用户侧储能技术能够将高峰电力进行转移，积极地开发低谷用电，使得风电消纳所占比重增加，所以该技术十分重要，其中所包含的关键技术就是蓄热、蓄冷和储能技术。

6 结语

综上所述，通过对我国目前风电发展情况以及风电行业的现状分析，提出了风电友好型智能电网的理念，并且重点阐述了其中所涉及到的关键性技术。经过相关内容的分析与研究，希望能够不断推动我国的风电行业发展，并且全面推广使用风电友好型智能电网的关键技术，更好地实现我国低碳经济的目标。

参考文献

[1] 梁广平，朱青.风电友好型智能电网的关键技术[J].硅谷，2014，（3）.

[2] 乐叶青，刘刚，余振刚，等.友好型智能风电场远程集中调度系统[J].科技风，2014，（24）.

作者简介：曹成（1978-），男，宁夏中宁人，宁夏大唐国际新能源有限公司助理工程师，研究方向：新能源项目前期管理。

（责任编辑：秦逊玉）