安科瑞 马香霞
风能作为一种可再生资源，以其低污染和巨大储量的优势备受青睐。近年来，随着绿色发展战略的持续推进，我国在风力发电技术领域取得了显著成就。风力发电的总装机容量和并网规模持续增长，为农业生产和居民生活提供了丰富的电力资源。尽管如此，风力发电的并网过程涉及众多技术与管理上的复杂问题。为了加速风能这一新能源的利用，必须根据风力发电的独特属性，采取针对性的技术措施，以不断提升并网效率和供电品质。进一步优化我国的电力供应结构，促进风电及新能源产业的稳健发展，将为实现能源的绿色低碳转型目标提供坚实的支持。
1风力发电
1.1概述
我国风能资源丰富，尤其在三北和东南沿海地区。风力发电是新能源的重要形式，其核心是风力涡轮系统，包括风力涡轮机、机舱和塔架。风力涡轮机将风能转换为机械能，其叶片需高强度且轻量化。叶片通常为双流线型，有时采用S形。由于自然环境影响，风力发电设备需定期维护。塔架支撑风力发电设备，高度根据风力涡轮机直径和风资源剪切指数决定，一般在70-140米。发电机将机械能转为电能，容量与叶片长度相关。风力发电在能源结构中的地位不断上升，对绿色能源转型有重要作用。当前研究热点包括降低风力发电系统并网损耗和提高其电压调节控制能力。
1.2特点
风力涡轮机通过叶片旋转将风能转化为机械能，进而由发电机转换为电能。风力发电系统主要由风扇叶片和发电机组成。叶片旋转带动发电机，实现风能到电能的转换，有助于减少对传统能源的依赖，推动绿色能源的发展。
2风力发电并网技术
风力发电涉及多种技术，如模拟、电力调度、预测和实验检测。仿真技术通过模型模拟风电运行，揭示问题并优化机组并网。电力调度技术依赖准确预测，控制风能对电网的影响。风电预测技术结合天气模型，分析风速风向数据，准确预测风机状态和功率输出，克服恶劣天气挑战，深入理解功率波动，实现风能控制。实验检测技术通过现场实验获取关键参数，评估电网性能，优化系统稳定运行。
3风力发电并网系统控制
3.1风力预测控制
风力预测控制对风力发电至关重要，因为风力的不稳定影响发电稳定性。风力预测控制技术通过准确预测风力，动态调整风电系统，提高电网稳定性和整合效率。预测过程分为短期和中期，短期预测关注实时调整和优化，而中期预测关注未来风电情况，为发电提供稳定依据。
3.2大功率点跟踪控制
大功率点跟踪控制通过智能调节风力涡轮机的速度或桨距角，以适应不同风速，确保高效输出。这需要高效的控制系统和算法，它们实时监测风速和运行状态，进行适当调整。在低风速时，系统增加速度以利用更多风能；在高风速时，通过调整桨距角减少风力，避免损坏。这种控制策略提升了发电效率，并确保了风电机组的安全稳定。fantasy_city2016
3.3有功功率和无功功率控制
风电并网系统提供有功和无功功率，对电网电压质量有重要影响。为保证电压稳定性，需配备无功补偿设备并进行精细控制。风电机组接入点的电压调整特性需分析。有功功率通过调整风力涡轮机输出功率来控制，以匹配电网需求，包括控制转速或桨距角，实现功率点跟踪，并在必要时限制功率。无功功率控制通过调整发电机无功输出来提升电压质量，使用无功补偿装置如静止无功发电机或电容器组来维持电网电压稳定。
3.4电能质量监测与控制
新能源发电的增加对电力系统安全稳定构成挑战，需加强风力发电系统中电能质量监测控制。实时监测关键参数如电压波动和电流谐波，有助于及时发现并网运行中的电能质量问题。现代技术的应用极大提升了风电系统的监测和维护效率，特别是通过大数据和云计算技术实现数据远程传输和集中处理，进一步提高了监测效率。
4风力发电并网系统的优化策略
4.1评估风能资源
构建风力发电预测模型，结合天气数据预测发电波动。利用风电波动特性及传统发电灵活性，保持电力系统平衡。引入储能技术，通过能量储存和释放调节波动，减少系统影响，提升稳定性和可靠性。智能控制算法实时监测调整风力发电，加快系统响应，提高稳定性，增强风力发电效率和可靠性。
4.2优化机组布局
优化发电机设计和控制策略至关重要。采用电磁设计理念，改善磁路形状，减少能量损失，提升转换效率。改进电流控制算法和电压调节系统，增强响应速度和稳定性，提高运行效率。适度降低运行温度，采用快速冷却系统和优质绝缘材料，减少热损失，提升热效率。考虑材料、工艺和环境因素。定期检查、清洁和润滑发电机，保持良好状态，减少磨损和损耗，延长使用寿命，提高效率。专业维修人员和设备操作人员的配合，进行深入保养，减少故障损失，确保长期稳定运行。
4.3改善负荷特性
智能电网利用实时监测和数据分析，迅速准确地调整负荷变化。在高峰时段，它优化资源配置以增强供电能力；在低谷时段，它合理利用闲置产能以避免资源浪费。风电并网作为清洁可再生能源的利用方式，能显著改善电网负荷特性，减少对传统能源的依赖，降低负荷压力。风电的随机性和波动性有助于改善电网负荷波动，确保电力系统的安全稳定和经济运行。
4.4增强输电能力
电力电子技术在风力发电中扮演关键角色，旨在高效转换风能为电能。该技术关注能源的有效利用和安全、稳定的长距离电力传输。为减少传输损耗，风电行业正深入研究高压直流（HVDC）技术，它允许在各种环境下高效、低损耗地传输电能。HVDC技术因其广泛的应用潜力而备受关注。风力发电的远距离输电是关键研究领域，解决长距离输电问题对于风力发电并网系统至关重要。利用电力电子技术，可以确保风力发电的快速、稳定传输，最大化其利用价值。
5 安科瑞Acrel-2000MG储能能量管理系统
5.1系统概述
Acrel-2000MG储能能量管理系统集成了数据采集、处理、存储、查询与分析、可视化监控、报警管理、统计报表、策略管理以及历史曲线等多项功能。特别地，策略管理功能支持多种控制策略，如计划曲线、削峰填谷、需量控制和防逆流等。Acrel-2000MG不仅能够实现对各个储能单元的集中监控和管理，还能够与上级调度系统及云平台进行数据通信和交互。它既能够接收并执行上级调度指令，也支持远程监控与运维，从而确保储能系统的安全、稳定、可靠和经济运行。
5.2应用场景
城市充电站、工业园区、分布式新能源、数据中心、微电网、高速服务区、智慧医院和智慧校园等。
5.3系统结构
5.4系统功能
实施监管
实时监控微电网运行，涵盖市电、光伏、风电、储能、充电桩和用电负荷，以及收益、天气和节能减排数据。
智能监控
实时监测系统环境、光伏组件、逆变器、风电控制逆变一体机、储能电池、变流器和用电设备，以掌握微电网的运行状况。
功率预测
进行分布式发电系统的短期和超短期发电功率预测，同时提供合格率和误差分析。
电能质量
持续监测微电网系统的电能质量和可靠性，包括电压谐波、闪变、不平衡等稳态数据，以及电压暂升/暂降、中断等暂态数据，并进行录波展示。同时监测电压和电流的瞬变。
可视化运行
实现微电网的无人值守管理，确保重要负荷和设备的持续监控。
优化控制
分析历史用电和天气数据预测负荷，结合分布式电源和储能状态进行经济优化调度，以减少用电高峰时段的用电量和企业用电成本。
收益分析
用户能查看光伏、储能、充电桩的日常电量与收益，并切换至年报以查看月度数据。
能源分析
分析光伏、风电、储能设备的效率，评估其性能和状态。
策略配置
微电网配置涉及设定系统组成、基础参数、运行策略和统计值。策略包括计划曲线、峰谷调节、需量控制、新能源利用和逆功率控制等。
5.5设备选型
6结束语
综上所述，作为近年来我国快速发展的可再生资源之一，风力发电在优化能源结构、减少碳排放、保障电力供应安全等方面发挥了重要作用。然而，风力发电行业也面临着一些挑战，风力的不确定性、储存困难以及并网过程中的这些问题都降低了风电的利用率，无法发挥出风力发电的大潜力。为了应对这些挑战，以后相关技术及领域的研究开发应侧重于提高风电预测的准确性。通过遥感技术、计算机技术的应用，结合大数据与人工智能技术，更准确地预测风能变化趋势，优化风电场的运营和管理，为我国电力供应及新能源行业的可持续发展做出更大贡献。