分散式風(fēng)電應(yīng)用場(chǎng)景、原理、實(shí)際運(yùn)用及國(guó)家政策全解

分散式風(fēng)力發(fā)電應(yīng)用場(chǎng)景、原理、實(shí)際運(yùn)用、國(guó)家政策等總結(jié)：

應(yīng)用場(chǎng)景

分布式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主要運(yùn)用領(lǐng)域:可在農(nóng)村、牧區(qū)、山區(qū)，發(fā)展中的大、中、小城市或商業(yè)區(qū)附近建造，解決當(dāng)?shù)赜脩粲秒娦枨蟆?/p>

解決方案

分布式風(fēng)力發(fā)電的原理，是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車(chē)葉片旋轉(zhuǎn)，再透過(guò)增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來(lái)促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。系統(tǒng)主要由風(fēng)力發(fā)電機(jī)、蓄電池、控制器、并網(wǎng)逆變器組成，依據(jù)現(xiàn)有風(fēng)車(chē)技術(shù)，大約是每秒三米的微風(fēng)速度(微風(fēng)的程度)，便可以開(kāi)始發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮，因?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電不需要使用燃料，也不會(huì)產(chǎn)生輻射或空氣污染。

方案特點(diǎn)

1、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，無(wú)論是高原、山地，還是海島、邊遠(yuǎn)地區(qū)，只要風(fēng)能達(dá)到一定的條件，都可以正常運(yùn)行，為用戶終端供電。

2、分布式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中各電站相互獨(dú)立，用戶由于可以自行控制，不會(huì)發(fā)生大規(guī)模停電事故，所以安全可靠性比較高。

3、分布式風(fēng)力發(fā)電可以彌補(bǔ)大電網(wǎng)安全穩(wěn)定性的不足，在意外災(zāi)害發(fā)生時(shí)繼續(xù)供電，已成為集中供電方式不可缺少的重要補(bǔ)充。

4、可對(duì)區(qū)域電力的質(zhì)量和性能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，非常適合向農(nóng)村、牧區(qū)、山區(qū)，發(fā)展中的中、小城市或商業(yè)區(qū)的居民供電，可大大減小環(huán)保壓力。

5、輸配電損耗很低，甚至沒(méi)有，無(wú)需建配電站，可降低或避免附加的輸配電成本，同時(shí)土建和安裝成本低。

6、可以滿足特殊場(chǎng)合的需求，如用于重要集會(huì)或慶典的(處于熱備用狀態(tài)的)移動(dòng)分散式發(fā)電車(chē)。

7、調(diào)峰性能好，操作簡(jiǎn)單，由于參與運(yùn)行的系統(tǒng)少，啟?？焖伲阌趯?shí)現(xiàn)全自動(dòng)。

技術(shù)種類(lèi)

風(fēng)力發(fā)電從技術(shù)角度可以分為恒速恒頻和變速恒頻兩種類(lèi)型。

1、恒速恒頻技術(shù)

當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，要求風(fēng)力發(fā)電機(jī)的頻率與電網(wǎng)頻率保持一致，即恒頻。恒速恒頻指在風(fēng)力發(fā)電過(guò)程中，保持發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速不變，從而得到恒定的頻率。采用的恒速恒頻發(fā)電機(jī)存在風(fēng)能利用率低、需要無(wú)功補(bǔ)償裝置、輸出功率不可控、葉片特性要求高等不足，成為制約并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)容量和規(guī)模的嚴(yán)重障礙。

2、變速恒頻技術(shù)

變速恒頻是指在風(fēng)力發(fā)電過(guò)程中發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速可隨風(fēng)速變化，通過(guò)其他控制方式來(lái)得到恒定的頻率。

變速恒頻發(fā)電是20世紀(jì)70年代中后期逐漸發(fā)展起來(lái)的一種新型風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流的大小、頻率和相位，或變槳距控制，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，可在很寬的風(fēng)速范圍內(nèi)保持近乎恒定的最佳葉尖速比，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)追求風(fēng)能最大轉(zhuǎn)換效率;同時(shí)又可以采用一定的控制策略靈活調(diào)節(jié)系統(tǒng)的有功、無(wú)功功率，抑制諧波、減少損耗、提高系統(tǒng)效率，因此可以大大提高風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)的穩(wěn)定性。盡管變速系統(tǒng)與恒速系統(tǒng)相比，風(fēng)電轉(zhuǎn)換裝置中的電力電子部分比較復(fù)雜和昂貴，但成本在大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中所占比例并不大，因而發(fā)展變速恒頻技術(shù)將是今后風(fēng)力發(fā)電的必然趨勢(shì)。

實(shí)際運(yùn)用

變速恒頻技術(shù)因其利用風(fēng)能充分、控制系統(tǒng)先進(jìn)、靈活而成為風(fēng)電技術(shù)的主流。在實(shí)際利用中，分布式風(fēng)力發(fā)電一般與其他發(fā)電形式相互組合，例如風(fēng)力發(fā)電同太陽(yáng)能發(fā)電相組合形成的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng);風(fēng)力發(fā)電同柴油機(jī)組發(fā)電組合形成的"風(fēng)油"發(fā)電系統(tǒng);還有三者共同組合成的"風(fēng)光油"發(fā)電系統(tǒng)。

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)不同地區(qū)根據(jù)各自不同的特點(diǎn)選擇適合自身?xiàng)l件的組合形式，充分利用環(huán)境優(yōu)勢(shì)發(fā)展新型能源。尤其值得關(guān)注的是"風(fēng)光"組合發(fā)電系統(tǒng)，使用純天然、無(wú)污染的風(fēng)能和光能發(fā)電，代表著分布式發(fā)電技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向。

從嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō)，風(fēng)能也是來(lái)自于太陽(yáng)能，是太陽(yáng)對(duì)地球大氣造成影響產(chǎn)生的氣流，無(wú)論是在時(shí)間還是在空間上，二者都有著很強(qiáng)的互補(bǔ)性，太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)和風(fēng)力發(fā)電技術(shù)在環(huán)境適應(yīng)性上不相上下，都適合建立分布式發(fā)電機(jī)組，二者組合擁有良好的匹配性，在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間里會(huì)成為引領(lǐng)可再生能源開(kāi)發(fā)的趨勢(shì)潮流。

從風(fēng)能資源的地域分布上看，越是位置偏遠(yuǎn)、人煙稀少的地方風(fēng)能資源就越豐富，而這些地方無(wú)論是交通成本還是常規(guī)電網(wǎng)供電成本都相當(dāng)?shù)母?，由于人口稀少，用電?fù)荷普遍不高，在這些地區(qū)周邊發(fā)展風(fēng)力發(fā)電，能夠充分利用好豐富的風(fēng)能資源，除供應(yīng)周邊居民用電外，還可以接入大電網(wǎng)支持周邊城市的電網(wǎng)供應(yīng)。

風(fēng)機(jī)應(yīng)用

考慮到分布式發(fā)電系統(tǒng)的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性與適用廣泛性的要求，需要風(fēng)力發(fā)電機(jī)有較寬的工作風(fēng)速范圍(3-25m/s)，在不穩(wěn)定的自然風(fēng)況中，能可靠運(yùn)行并有良好的電能品質(zhì)，能捕獲最大風(fēng)能以提高發(fā)電效率、降低單位功率發(fā)電成本。

大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)以上技術(shù)在大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)中得到了較好的解決，例如，為捕獲最大風(fēng)能，大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要通過(guò)兩個(gè)階段來(lái)實(shí)現(xiàn)。在額定風(fēng)速(14m/s)以下時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)反力距使轉(zhuǎn)速跟隨風(fēng)速變化，在高于額定風(fēng)速時(shí)，通過(guò)變槳距系統(tǒng)使系統(tǒng)輸出功率穩(wěn)定。所謂變槳距指安裝在輪載上的葉片通過(guò)控制改變其風(fēng)源WP-5000A風(fēng)力發(fā)電機(jī)槳距角的大小，定槳距是指槳葉與輪載的連接是固定的，槳距角固定不變，即當(dāng)風(fēng)速變化時(shí)，槳葉的迎風(fēng)角度不能隨之變化。

中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)在中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)方面，面向分布式發(fā)電的高效、可靠、低成本、大功率(5-50kW) 的并網(wǎng)型變槳距中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，輸出功率不會(huì)因風(fēng)速大于額定風(fēng)速而下降。

從分布式電源本身入手提高電能質(zhì)量。如風(fēng)源WP-5000A風(fēng)力發(fā)電機(jī)，額定功率:5000瓦，最大功率:6500瓦，啟動(dòng)風(fēng)速:0.2米/秒~0.4米/秒，額定風(fēng)速:12米/秒，工作風(fēng)速:1.8米/秒~25米/秒，當(dāng)風(fēng)速大于額定風(fēng)速12米/秒時(shí)，其輸出功率仍然向上平緩上升，所獲風(fēng)能并沒(méi)減少，發(fā)電效率高，非常符合分布式風(fēng)能發(fā)電的要求。

影響

1、分布式風(fēng)力發(fā)電對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃的影響

分布式發(fā)電的引入使得配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)發(fā)生根本性變化，主要表現(xiàn)在分布式發(fā)電的引入使傳統(tǒng)的配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、運(yùn)行(如無(wú)功補(bǔ)償、電壓控制等)發(fā)生徹底改變，配電網(wǎng)自動(dòng)化和需求側(cè)管理的內(nèi)容也需要重新加以考慮，分布式電源之間的控制和調(diào)度必須加以協(xié)調(diào)。

配電網(wǎng)規(guī)劃是動(dòng)態(tài)規(guī)劃問(wèn)題，其動(dòng)態(tài)屬性同其維數(shù)密切相關(guān)，配電網(wǎng)本身節(jié)點(diǎn)數(shù)非常多，系統(tǒng)增加大量分布式發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)使得在所有可能網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中尋找最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)布置方案更加困難。因此，系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)劃者必須準(zhǔn)確評(píng)估這些影響，尋求精確的負(fù)荷預(yù)測(cè)和合適的優(yōu)化方法，并給出DG最優(yōu)位置和容量以保證含DG的配電系統(tǒng)運(yùn)行安全性和經(jīng)濟(jì)性。

2、分布式風(fēng)力發(fā)電對(duì)電網(wǎng)調(diào)度的影響

中國(guó)地區(qū)電網(wǎng)的電源接入的網(wǎng)架有限，大量分布式電源接入配電網(wǎng)將給電網(wǎng)的電源平衡帶來(lái)難度。一般地區(qū)電網(wǎng)的負(fù)荷主要為民用負(fù)荷，因此負(fù)荷的峰谷差較大，風(fēng)力發(fā)電的隨機(jī)性、反調(diào)峰性給電網(wǎng)的調(diào)峰以及常規(guī)火電機(jī)組的開(kāi)機(jī)方式安排增加了難度，必須做到盡可能多地接納風(fēng)電電力，同時(shí)保證火電機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

3、分布式風(fēng)力發(fā)電對(duì)繼電保護(hù)的影響

大多數(shù)配電系統(tǒng)其結(jié)構(gòu)呈放射狀，采用這種結(jié)構(gòu)的主要目的是為了運(yùn)行的簡(jiǎn)易性和線路過(guò)電流保護(hù)的經(jīng)濟(jì)性，當(dāng)配電網(wǎng)中接人了分布式電源之后，放射狀網(wǎng)絡(luò)將變成遍布電源和用戶的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，潮流在變電站母線與負(fù)荷點(diǎn)間不定向流動(dòng)，這對(duì)配電網(wǎng)原有的繼電保護(hù)將產(chǎn)生較大影響。

發(fā)展意義

1、分布式風(fēng)力發(fā)電是解決我國(guó)環(huán)境污染和保障我國(guó)電力安全的重要途徑之一。

我國(guó)是人口大國(guó)，也是能源消耗大國(guó)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)電能的需求愈加迫切，傳統(tǒng)的火力發(fā)電已經(jīng)很難滿足社會(huì)的電能需求，而且日益突出的環(huán)境問(wèn)題也不適合再大力發(fā)展以燃煤為主的火力發(fā)電。放眼全球，能源緊張已經(jīng)成為困擾世界各國(guó)的一大難題，能源安全成為新的國(guó)際問(wèn)題。在這種背景下，大力發(fā)展可再生能源成為解決這一難題的有效途徑。分布式風(fēng)力發(fā)電技術(shù)投資小，見(jiàn)效快，無(wú)二次污染，系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠，是解決我國(guó)環(huán)境污染和保障我國(guó)電力安全的重要途徑之一。

2、分布式風(fēng)力發(fā)電是發(fā)揮分布式風(fēng)力發(fā)電供能系統(tǒng)效能的最有效方式。

分布式風(fēng)力發(fā)電除直接向終端電能用戶提供電能外，還可以將分布式發(fā)電供能系統(tǒng)以微網(wǎng)的形式接入電網(wǎng)，與大電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，相互支撐，在電能利用結(jié)構(gòu)上，有效調(diào)節(jié)用電峰谷，減輕用電高峰期電網(wǎng)負(fù)荷壓力，促進(jìn)電能資源的優(yōu)化配置，是發(fā)揮分布式風(fēng)力發(fā)電供能系統(tǒng)效能的最有效方式。

3、采用分布式發(fā)電技術(shù)實(shí)行離網(wǎng)發(fā)電可以有效解決邊遠(yuǎn)地區(qū)的用電難題。

在眾多的可再生能源中，風(fēng)電資源是目前應(yīng)用最為廣泛、技術(shù)條件最完備、投資成本與產(chǎn)出比例最高的一種，隨著分布式發(fā)電與供能技術(shù)的發(fā)展，風(fēng)能與太陽(yáng)能等可再生能源作為分布式電源并網(wǎng)發(fā)電是必然趨勢(shì)。我國(guó)風(fēng)能資源分布廣泛，很多地區(qū)都具備利用風(fēng)能建設(shè)分布式風(fēng)力發(fā)電廠的優(yōu)良條件，當(dāng)前應(yīng)當(dāng)大力發(fā)展可再生能源，加大對(duì)相關(guān)科學(xué)研究項(xiàng)目的投入力度，提高風(fēng)力發(fā)電裝備制造水平，對(duì)分布式發(fā)電系統(tǒng)與接入電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行相關(guān)控制技術(shù)加快研究步伐，盡快優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行結(jié)構(gòu)，提高電力資源的利用率。

行會(huì)對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定性和整個(gè)電力系統(tǒng)的系統(tǒng)控制和繼電保護(hù)帶來(lái)一定的影響，所以相關(guān)的微網(wǎng)運(yùn)行控制技術(shù)和關(guān)鍵的電子設(shè)備研發(fā)技術(shù)一定要研究成熟。分布式風(fēng)力發(fā)電機(jī)按照機(jī)組容量可以分為大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。我國(guó)幅員遼闊，邊遠(yuǎn)地區(qū)架設(shè)輸送電網(wǎng)路十分艱難，采用分布式發(fā)電機(jī)組實(shí)行離網(wǎng)發(fā)電可以有效解決邊遠(yuǎn)地區(qū)的用電難題。