风力发电的发展现状与关键技术研究综述

2016-12-12 08:48 [新能源论文] 来源于：互联网作者：互联网

导读：摘要：文章主要论述了国内外风电最新的发展现状和风力发电的关键技术最新研究进展，并对风电技术中的功率控制技术和风电功率预测做了重点论述。另外，在其中简要介绍了全球风电的发展概况、中国风能资源分布情况等相关内容。文章有助于对风电发展全面了解和

　　摘要：文章主要论述了国内外风电最新的发展现状和风力发电的关键技术最新研究进展，并对风电技术中的功率控制技术和风电功率预测做了重点论述。另外，在其中简要介绍了全球风电的发展概况、中国风能资源分布情况等相关内容。文章有助于对风电发展全面了解和深入掌握。

　　关键词：风力发电；风电技术；功率控制；风电功率预测

　　中图分类号：TM614 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）33-0012-03

　　随着世界经济的不断发展和科学技术水平的不断提高，人类的生活水平也随之提高。经济发展、科学进步、人们生活水平的提高，都需要能源的大力支持，这也导致全球能源消耗的快速增长。根据相关数据显示，到2020年全球的能源消耗将再增长50%～100%。由此可以看出，能源的消耗造成的气体对地球的温室效应的影响也在不断扩大，为人类带来严重后果。

　　针对这一现象，人们也陷入了深思：如何才能建立一个可持续发展的社会环境？因此，节约能源也成为了各国关注的话题。人们逐步将眼光转向了清洁发电的方法。

　　在清洁发电的方法中，风力发电无论从技术层面，还是实际操作方面，都是最成熟的发电方法之一。相对于消耗煤炭和石油的老旧方式，风力发电既不消耗任何能源，又能减排二氧化碳等污染物，净化空气。同时，风力发电在新能源领域中，不仅可以调整电力工业结构，也是极具商业开发规模的发电方式。因此，许多国家已将风电发展作为国家可持续发展的重头戏。

　　1 风电发展历史与现状

　　第一台风力发电机的雏形形成于丹麦，虽然是电力方面的重大发展，但因技术的不完善、经济支持跟不上等等原因，风力发电并未成为世界发电方式中的主力军。

　　1973年的石油危机，让美国和西欧发达国家开始思考如何利用能源以及如何寻找消耗少、有利于环境的清洁型能源。现如今，可再生能源成为了世界能源中的主流，而风能则是可再生能源中的一匹黑马，以它突出的优点保持着不断增长的趋势。

　　2 我国风电发展情形

　　3 风电技术最新研究进展

　　目前的风电技术发展趋势是提高风电出力和加强电力电子装置的控制。我对风电技术最新进展总结如下：

　　3.1 风电并网方面

　　由于风电机组容量的提高和风电场的集中接入，大规模风电并网的研究得到了学者的普遍重视。研究大规模风电接入对电网的影响主要的研究点有四个，分别为对调风调频的影响、对无功功率和电压水平的影响、对稳定性的影响、对电能质量的影响。通过分析总结这些影响，提出减小风电影响和提高风电控制的措施。

　　3.2 风电场功率预测方面

　　采取混合方法，取长补短，对风电场功率进行预测，比如小波变换和神将网络的短期风电功率预测、基于蚁群和粒子群算法的风电功率预测策略、基于相空间重构的神经网络短期风电预测等。

　　4 风电功率控制技术

　　是否能最大程度地将风能转换为电能是我们需要重点研究的问题，也就是系统是否能实现对风力发电机组的最大功率点进行跟踪控制，因此，风力发电机组的功率控制策略的研究直接影响到发电系统的效率。

　　4.1 常规的功率控制方法

　　从风力发电机组的工作状态看，可以分为两种：离网运行和并网运行。采取离网运行的发电机组只要做到控制系统对最大功率的跟踪，实现风机卸荷保护，并有效地控制刹车，达到发电机组的功率恒定，即可较好地运行风力发电机组。而对于并网运行的风力发电组，功率的控制过程要根据风速的变化来实现功率的恒定。当风速影响发生从静止到启动的状态变化，风力发电组并存在控制功率的问题；但是，当产生了一定的风速时，要看产生的风速是否低于风力发电机组的额定风速，若低于，则要控制风力发电机组的转速，观察最大功率，获得最大风能，若高于额定风速，也应通过相应控制，保持功率的恒定。

　　4.2 最大功率跟踪原理

　　5.2 功率预测的典型方法

　　下面对风电场发电功率预测常用的典型方法进行概述。

　　5.2.1 持续法。需要说明的是，最简单的预测方法就是持续法，即把最近一点的风速或功率观测值作为下一点的预测值，该方法适用于3～6h以下的预测。现在的预测技术一般都把持续法作为比较基准，来评价该技术的精确度。

　　5.2.2 卡尔曼滤波法。卡尔曼滤波法把风速作为状态变量建立状态空间模型，用卡尔曼滤波算法实现风速预测，这种算法在假定噪声的统计特性已知的情况下得出，事实上估计噪声的统计特性是该方法应用的难点所在，此算法适用于在线风速

　　预测。

　　6 结语

　　风电可再生，且清洁无污染，对保护环境、改善能源结构具有重要意义。在地球温室效应日益严重及全球性能源危机的今天，应加大力度投资，加快研究、设计和生产步伐，促进风电事业的快速

　　发展。

　　本文主要论述了国内外风电最新的发展现状和风力发电的关键技术最新研究进展，并对风电技术中的功率控制技术和风电功率预测做了重点论述。另外，在其中简要介绍了全球风电的发展概况、中国风能资源分布情况等相关内容。本文有助于对风电发展全面了解和深入掌握，对风电的发展提供可靠的理论依据。

　　参考文献

　　[1] 黄建峰．全球风力发电的现状及展望[J]．动力与电气工程，2011，8（2）．