從技術上來說,為什麼風力發電難以併入電網?

時間 2021-05-06 07:19:15

1樓:

他們都說了,風力不穩。

風力要想穩的話,得拖上乙個大型儲能系統,比如抽水蓄能電站,但也難確保穩定執行,比如連續的幾天大風造成了上游水庫滿了,連續幾天沒風,水庫幹了,這就要水庫規模巨大,甚至投資遠超風電本身,這就悲催了……

最好是可以和調水工程聯動,水只往缺水方向補充,上游水庫滿的問題就不存在了,多調水唄。

目前已經規劃研究抽長江水補充漢江的方案了,建乙個山腰水庫,利用各種棄電來調水,這是個只有國家才能協調的大型系統工程,不知道未來如何,如果能達成效果,那前景十分美好,將來跨流域調水的問題就都可以這樣解決。

2樓:

乙個典型案例:

2023年雲南魯西背靠背直流工程(MMC-HVDC)(額定容量1000MW,直流電壓±350kV)。

具體現象:

當廣西MMC換流站交流側的幾條輸電線路被臨時切除時,在廣西MMC與525kV交流電網之間出現1270 Hz的電壓和電流高頻諧振,諧振電壓幅值達到68.9kV,造成主變壓器損壞。

3樓:寧寧兮

「小乎,聽說你大學的專業是電氣工程?」

「是的,領導。」

「那好,去幫換一下燈泡。」

「領導,請你尊重這門專業,電氣工程是……」

「請你談談變速恆頻雙饋風力發電機帶載柔性並網下強耦合的高階非線性系統。」

「領導,梯子在哪?」

——變速恆頻雙饋風力發電機與柔性高壓交/直流輸電網形成強耦合,由此形成的高階非線性系統,是其帶載並網困難的原因。

至於風電並網的高階非線性系統本身,這東西也確實不是人話能講清楚的,因為都是公式,所以非常無聊,沒有百讚的話就不貼了。

(當然,不管是不是柔性、帶不帶載、是不是變速恆頻風力發電機都是高階非線性的)

4樓:蔡鵬程

兩個角度,乙個是單純的風機併網技術,第二是大規模併網之後的消納問題。

第乙個,這是個熱門的碩博方向,目前技術已經極其成熟,沒有任何困難。風機主要有兩種模式:直驅式和雙饋式。

先說雙饋,雙饋式比較老,風速是隨時變化的,目前風機正常工作風速一般是3-25公尺每秒,對應風機轉速範圍比較大,而電網是固定的50hz(有波動但很微小),容易想到的辦法是在風機前面裝乙個變速箱,把多變的風機轉速變換成固定轉速再並網。但兩邊肯定還是有轉速差,風機實際上執行在非同步發電機狀態。這類風機定子轉子迴路與電網既有交流電氣聯絡,也有交直交變換,故稱雙饋式。

缺點就是變速箱是乙個高精密複雜機械部件,故障率很高。

直驅式是近來才興起的,他實際上採用了乙個微型直流背靠背形式,風機工作在變速執行工況,通過整流成直流,再逆變成50hz交流,發電機是與風扇葉片直接相連的,而與電網是隔離的,故稱直驅式。省略了變速箱,故障率低。

第二個方面,大規模風機併網主要面臨消納難題。設有乙個最大負荷2000萬千瓦,最低負荷1500萬千瓦的孤立純火電電網,那麼我只要留出大於最大一台機組的事故備用,平常開2200萬千瓦火電機組就可以了,火電調峰最大能減到額定出力的45%,那麼這2200萬千瓦火電機組最低出力是990萬,這就是說火電總出力可以在2200萬到990萬之間隨意調整,完全能應付最大最小負荷時段。

現在引入1000萬千瓦風電,考慮同時率,這些風電最大也就能發到600~700萬左右,最小可以到零。

考慮系統最低負荷時有1500萬千瓦,這時風電大發700萬,那麼這時火電出力被擠占到只有800萬千瓦,已經低於火電最低技術出力,怎麼辦?兩個辦法:一是棄風,二是火電投油,火電鍋爐改用一部分柴油做燃料以維持燃燒。

火電投油成本很高,一晚上投三個小時幾百萬就沒了。這樣算下來風電棄風就是不二選擇。

那麼少開點火電不就好了嗎?好的,火電最低技術出力800萬千瓦,那麼反推回去,我們只開1777萬千瓦火電。晚高峰的時候系統有兩千萬千瓦負荷,這時風電給你來個零出力,你缺的223萬千瓦負荷怎麼辦?

都停掉?這一點也不好玩。

又有人說了,讓火電夜裡停,白天開不行嗎?行,對於5萬千瓦以下的小機組而言,基本可行,這叫兩班制。但是對於35萬,乃至66萬千瓦火電機組而言,不行,35萬千瓦火電機組開機一次成本30萬人民幣,66萬千瓦機組開機一次成本100萬人民幣,這成本沒有哪個發電集團能受得了。

綜上,乙個2000萬千瓦的孤立電網消納不了1000萬千瓦風電,無論如何消納不了。不要提什麼《可再生能源法》,法律再大,大不過自然規律。

乙個合理可行的解決辦法就是大電網互聯,跨大區互聯。新疆甘肅風電發的大了,火電減到最低了,可以調減安徽,河南,山東,上海等省市的火電,通過增加特高壓直流輸送功率,半個中國的火電給新疆甘肅一兩個省調風電,這就可以大大增加風電消納能力。這也是特高壓的乙個重要的現實意義。

5樓:鄭春華

瀉藥從技術角度來說,風電發電不可控,現在電網與發電企業的上網電量調控是可以遠端直接控制的。我們火電企業,電網可以通過遠控AGC技術,來直接加減上網負荷。也就是,現在你們家開了一台空調,電網可以迅速的相應增加一點火力發電的電量,你們家關了空調可以相應的減少火力發電的電量。

當然這個是舉例,實際上電網是有餘量的,你開不開空調都不會直接影響但機組發電量,除非全城幾百上千臺空調的負荷變化。

為什麼火電可以做到呢?因為火電是燃煤發電,燃煤的投入量是人為可以控制的,所以一般電網的調峰機組都是火電機組。

而水電和風電,都是我們說的靠天吃飯,技術上你目前也不太可能不靠天吃飯,除非有強大的電池技術來儲備能量。

簡單來說,你風力發電,首先要有風,而且風速要達到,但是什麼時候颳風,風速多大不是人為控制的。如果,你們家開空調了,卻沒有風了,那你說這空調的電怎麼辦?水電也是如此,只是相對而言水電的水是儲存在水庫中,有水就可以給你發電,但是水庫中水位下來了,老天不下雨,你們家空調也會沒電用。

那麼這樣,最穩定可靠的就是火電或者核電了,所以無論在哪個電網中火電都還是目前最主要的穩定供電單位,然後再配備一定數量的水電,風電等新能源供電單位。

但是,關於棄風問題,則是乙個綜合問題了,而不只是上面說的簡單的技術問題。如上面有答案說了,風電資源豐富的地區用電量小,光風電都用不完,更何況因為電網穩定需要必須要保證一定的火電在網供電,導致很多風電資源浪費了。其實,浪費也是因為風電靠天吃飯,老天颳風的時候,你們偏偏不用電,不就浪費了,因為風不能儲存,電也不能大量儲存啊。

同理,還有什麼超高壓超遠距離輸電技術和成本太啊,還有什麼冬季北方供暖導致火電必須執行而只能放棄風電啦!這些有社會和經濟原因,同樣也是因為電力傳輸和電力儲存的技術問題導致的。

6樓:趙大娃

先占個坑,將來深入學習之後系統的回答一下。與其他回答換乙個角度。風力發電存在乙個非常明顯的問題,就是資源與負荷距離較遠。

我們知道的西北、新疆、內蒙等地風力資源豐富,以及現在興起的海上風力等,如想利用,長距離傳輸是乙個關鍵問題。長距離傳輸的並網穩定性問題是現在研究的乙個熱點吧,特高壓直流和靈活交流輸電就是為了能夠更好的解決這個問題。但是,大量用於HVDC、FACTS中的電力電子器件在滿足遠距離輸電的同時,會使風機併網過程中產生次同步振盪現象,會損害風機以及威脅電力系統的穩定。

未來研究生階段的研究方向是風力發電的次同步振盪現象相關研究,本科電氣工程基礎學習,現在剛剛接觸新能源方向,希望以後能夠深入學習研究,有能力回答專業相關問題。

7樓:WindEnergy

對風電機組的單機和廠級來說,併入電網很容易,不存在技術難度。

對上級電網來說風力發電是調幅調頻能力比較差的發電裝置,電網適應性沒有傳統發電裝置穩定,是電網不喜歡的。

如果說儲能技術,那是另外乙個方向(個人沒歸納為風力發電技術,是附屬衍生類產品),好比給伺服器配個UPS,UPS不影響伺服器的效能。

8樓:Kevin Zhang

瀉藥, @王茜。

之前寫過乙個從系統層面分析風電並網的技術問題回答了。就不在這裡重複回答了。詳見:

風電、光伏等新能源可以直接併入電網麼?有哪些技術問題需要解決? - Kevin Zhang 的回答 - 知乎

知乎裡面挺多答得挺完備的類似問題,建議題主自行搜尋一下。

9樓:SenorChang

風力發電是確實比其他能源清潔,但是最大的問題,就是風的隨機性。傳統的火電相比風電的最大優勢就是穩定,人家想在什麼時間,發多大功率,就發多大功率。風電呢,只能看老天爺,功率基本上是隨時在變化的,這就是風電並網的最大問題,雖說現在頻率問題通過變頻器得到了一定解決,但是,風功率還是不穩定,不穩定就意味著對電網有影響,雖說風電的容量一般不大。

但是多少還是會有影響的。還有個原因就是風電的成本要高於火電,所以呢,電網不喜歡風電,既不穩定,又貴,這就是風電的缺點。

不過,話說回來,環保的角度看,風電的前景還是不錯的。

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