檀宗正



我国风力发电现状与展望

檀宗正

摘要：随着化石能源的消耗和环境保护问题逐渐得到人们的重视，绿色可再生能源成为世界各国的主要研究方向，其中风能以它独特的优势得到了广泛的应用和研究，但是风力发电对比传统的火力发电在我国还存在很多的问题亟待解决。本文对比国内外的风力发电的研究和应用，指出待解决的问题和今后的发展方向。

关键词：风力发电；能源结构；风电并网

一、引言

随着科技发展社会进步，能源问题成为当今世界最重要的问题之一。为了保护自然环境，提高可持续性，绿色能源越来越多的被人们提到，风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。据研究全球的风能储备十分丰富，其中可为人类利用的风能就比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。

我国幅员辽阔，风能资源非常丰富，据统计可供开发利用的风能储量约10亿kW，若能有效利用其中一部分风能，都能大大缓解我国的资源压力，改善能源分布情况。目前我国正大力发展风力发电技术，希望能够大大改善我国的电能供应情况。

众所周知风力发电是存在很大波动性的，不可能像火力发电一样能够保证稳定的输出，这就造成在负荷需求的峰值不能有效的提供电能，相反在负荷的低谷处反而会提供较多的电能。要想有效利用风电必须要解决并网问题。比较欧美国家风力发电的发展情况，我国的风力发电虽然近些年投入不菲，但仍处于起步阶段。

二、能源结构

就目前而言，我国主要的电能还是来自于煤电，据统计2015年我国煤电约占总能源消费的63%，对比欧美国家的能源结构主要以石油天然气为主，美国天然气发电量占总量的27%，英国甚至达到了60%，而北欧部分国家的水力发电量可占到90%。可见我国的能源机构非常不合理，对于风电的容纳能力也会低于欧美国家，因为就调峰能力来说天然气、水力发电都要强于火力发电。

虽然欧美等国的能源结构要优于我国，但是这些国家的风力发电也出现过并网难的问题，可见要实现风电无扰动的并入电网运行是一个非常棘手的问题。

我国在调整能源结构问题上正做着积极的努力，降低煤电所占的比重，提高可再生能源的比重。

图1　2015年我国能源结构

如图可见我国15年将煤电比重降低到了63%，提高可再生能源的比值达到12%。在“十二五”规划中提出要在2015年达到非化石能源占一次能源消费比重11.4%的目标，而2015年的统计结果表明已超额完成。进而又在“十三五”规划中希望将这个比重在2020年提高到15%。

三、 电能传输

风电应用最好的国家应该是丹麦，2013年丹麦的风电可以达到全国总电量的40%，这是一个非常高的数字。对比来看，丹麦的风电站的规模远不及我国千万千瓦级的风场，另外丹麦国土面积较小风电可以就地消费不用经历远距离传输，并且和相邻的北欧电网有非常好的调度配合。我国虽然风能资源十分丰富，但是主要集中在内蒙古、甘肃、新疆、河北、江苏等地区，而这些地区却又不是主要的负荷消耗低，所以这些千万千瓦级规模的风力发电站发出的电能并不能很好的就地消化。

我国主要的能源消耗地区集中在“三华”也就是华中、华北、华东地区，图中可以看到风电要想输送到这些地区需要通过几百公里甚至几千公里的距离。由于风力强弱会造成风电出力的随机波动，进而会导致与之相连的电网内的无功功率的大小和方向随机变化，这会对整个电网的安全造成很大的隐患。

我国在这方面也正做着积极的努力，2013年底世界上首个多端柔性直流输电工程——南方电网南澳±160千伏多端柔性直流输电示范工程正式投运。该工程为远距离大容量输电、大规模间歇性清洁电源接入、构建直流输电网络等提供了安全高效的解决方案。

另外随着储能技术的发展，或许不就得将来可以将风电大规模的储存，这样就完美的解决了风电波动性大的问题。

图2　我国风能电厂分布

四、 风情预测

由于风力发电的特殊性，风力强时风场会发出较多的电能，风力强弱对风场的影响非常大。所以必须对当地的风力情况有所预计，才能保证调度中心可以根据风情报告做出合理的调度计划，但是我国现有技术和人员导致当前风情预测技术准确率比较低，难以为调度中心提供可靠的参考资料。所以风电难以配合大电网并网运行，可能对电网造成较大的扰动，往往不得不采取弃风措施。

对比欧美国家的相关技术发展，以西班牙和丹麦为代表。他们较早就开展了风电的功率预测工作，目前已能够实现风电输出功率的日前预测。其中西班牙甚至规定风电出力预测误差超过20%时将被罚款，这样就保证各风场能够为调度中心提供较准确的风电功率预测报告，为风电的并网运行提供了可行性。

五、 结语

通过本文的介绍了解到我国风电发展面临的问题，随着我国在风电的投入逐渐加大，在这些问题上也取得了一定的进展，但是还有很长的路要走。相信风电在不久的未来能够成为我国能源结构中重要的一环。(作者单位：嘉兴学院南湖学院)

参考文献：

[1]Morren J，de Haan S W H.Short-circuit current of wind turbines with doubly fed induction generator[J].IEEE Transactions on Energy Conversion，2007，22(1)：174-180.

[2]叶旭晨.风电产业等待瓶颈大突破[N].中国证券报,2009-09-22(B04)

[3]陆宇.风电增长遭遇电网卡壳[N].中国能源报,2009-08-10(22)

作者简介：檀宗正(1990-)，男，安徽东至人，工学硕士，助教，研究方向：电力系统自动化。