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风吹绿电来——如何做到风电的并网及消纳

        发布时间:2017-11-06        

1. 风电机组由哪些部分组成?

从外形看,风力发电机组由风轮、机舱、塔架组成。

风轮。风轮一般由2~3个桨叶装在轮毂上组成,是风力发电机组接收风能的部件。大家平时看到那个像风车一样的东西,其实就是桨叶,它就像水中划船用的桨一样,桨叶越大,从风中获取的能量也就越多。目前,风电场的风力发电机组大多采用3个桨叶,其特点是运行平稳、效率高。制作桨叶的材料通常是玻璃纤维,但是随着桨叶的不断加大,还需要既能减轻桨叶质量,又能满足强度与刚度要求的复合材料,如碳纤维、竹纤维、高强度玻璃纤维。

机舱。机舱内有齿轮箱、发电机、控制系统等关键设备,负责将风轮的动能转换成电能。

塔架。风力发电机组需要通过塔架将其置于空中,以获取更多的风能。塔架内通常装有梯子,以便工作人员沿梯子进入塔架顶端的机舱进行检修操作。

2. 风电场如何选址?

选择风电场的场址,是对一个较大区域的风能、气象条件、电网、交通、地质、周围环境等因素和条件综合考察后,选择一个风能资源丰富、最有利用价值的小区域的过程。要综合考虑以下几个方面的因素:

(1)风能的质量。风能的质量不仅包括风能的多少,即年平均风速高、风功率密度大、可利用小时数等,还包括风的一些特性,如风向基本稳定、风速变化小等。

(2)气象条件。在与风打交道时,气象条件尤为重要。勘测一处风电场,要了解这个地方的温度、湿度、气压等气象学信息。此外,风电场一定要尽量避开那些气象灾害频发的地区。这些气象灾害包括强台风、龙卷风、雷电、沙暴、覆冰、盐雾等。

(3)地理条件。风力发电机组的队列要讲究按地形“排兵布阵”,风电场的选址也需要结合大量地理因素。首先要注意地形和地表植被。此外,建设风电场也需要尽量避开地质灾害较多的地方,比如地震带、火山频发的地域。

(4)其他因素。除了“天时地利”,建设风电场还需要充分考虑到“人和”的因素。选择靠近电网的区域建设风电场可以有效降低成本,也减少了电能损耗。风电场应远离人口稠密的地方,以避免风力发电机组噪声、风力发电机组损坏时的易发危险给人们带来的影响。风电场的选择还需要考虑尽量少破坏地表植被,尽量不侵占野生动物的巢穴区,并尽量避开鸟类的飞行路线。

3. 风电场的发电机组是如何排布的?

通过对地形和风能的研究,人们为风力发电机组编排了各种队形。风力发电机组排布时,通常呈“梅花阵”排列。“梅花阵”是针对比较平坦、风向相对单一地区设计的阵列,它的整体形态为矩阵式分布,各排之间相互平行,但每两排间是相互错位的。这样做是为了减小风力发电机组之间的尾流干扰。“田字阵”和“圆形阵”都是为应对多个风向并存的情况设计的。

4. 风电并入电网,对电网有何影响?

风是一种自然现象,风速与风向会随机不断变化,以致造成风电的频率、电压不稳定。而风电场大都采用了并网发电的模式,也就是将风电并入一个电网。如果一个电网中的风电比重过大,那么提供的电能质量就会受到影响,这样会使大家家庭使用的电压不稳定,以致灯泡一会儿亮,一会儿暗,或导致一些电器无法正常工作,严重时会导致整个电网瘫痪。因此,现在科研人员都在研究如何将风电变得更稳定。

5. 如何确保风电的消纳?

近年来,我国风力发电进入了大规模发展阶段。风电高速发展也带来了并网和消纳难题。那么,如何确保风电的消纳呢?专家建议,要统一协调各种类型的电源规划,在风电场建成之前就规划好如何并网、如何消纳;电网建设应该走在风电开发之前,加快风电送出工程建设,提高风电外送能力;还要注重加强风电优先调度,挖掘系统调峰能力;每年冬季供暖期,优化风电配套线路检修计划,优化供热机组调度,努力增加风电消纳空间。此外,还要加快建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强智能电网,加大风电消纳范围和外送力度,实施风光水火电打捆外送,在全国范围优化配置和消纳。

6. 为何要开展大规模海上风力发电?

众所周知,海面上的风能资源比陆地上丰富,海上很少有静风期,能更有效地利用风力发电机组的发电容量。海上的风速随高度的变化小,不需要很高的塔架。而且,海上没有复杂的地形对气流的影响,因此减小了风对风力发电机组的疲劳损耗,可延长其使用寿命。另外,海上风电不占用宝贵的陆地资源,且适合安装大型机组。目前,很多国家都在发展大规模海上风电场,海上风力发电已成为风电的发展趋势。我国有漫长的海岸线,有着丰富的海上风能资源。国家能源局2010年指出,要大力推进海上风力发电基地建设。

来源:《亮报》2015年8月12日科普版

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