能源互联网背景下风力发电关键技术

　　王书彬

　　辽宁大唐国际新能源有限公司 辽宁沈阳 110000

　　摘要：能源问题已经成为了社会性的问题，为了缓解我国当前的能源压力，新能源的开发力度在不断的加强，而且取得了很大的成效。随着网络技术的普及，电力运行与网络的结合，是电力行业发展的新方向，也是必然要经历的发展过程。风力发电系统将会更加稳定地发展，以消纳蓄能、减少资源浪费、充分利用风能，并结合风力发电的实际情况，合理调整电力的供电状况，提高电力系统的稳定性。在能源互联网背景下，将其与新能源技术融合，将有效促进可再生能源发展。本文简单对能源互联网实际作用展开讨论，并提出风力发电关键技术策略，旨在分析能源互联网技术形态，从而促进能源互联网可持续发展。

　　关键词：能源互联网；风力发电；技术

　　引言

　　能源互联网作为当前社会可再生能源大规模高效利用的重要基础设施之一，获得了社会各界人士和能源研究领域的广泛关注与重视，如何在强化认知能源互联网核心特质和技术形态的基础上增加对能源互联网的应用和技术探讨，成为具有重要理论意义和现实价值的研究课题。

　　1 能源互联网的核心特征

　　能源互联网是包括能源供给、能源需求响应、能源传输、重要形式转化、数据信息应用及管理等多功能的完整的能源生态系统。在能源互联网中，能源供给和需求响应甚至消费形式较传统能源模式更加多样化，其间的各项数据信息转化也更加灵活多变和科学有效。因此，能源互联网不仅具有能源形式多样化和高渗透率等重要特征，更具有分布式能源接入、能源生产侧、传输侧和需求侧一体化的重要功能，为多样能源跨地区、跨空间的交互和协同调度做出了重要贡献。此外，能源互联网有效借助计算机信息技术和大数据处理功能等，对多种能源的海量数据监测和处理甚至多元应用优势更突出，更契合现代社会能源互联网安全运营和经济运营的社会大趋势。

　　2 我国新能源电力系统发展的现状

　　在资源形势不断紧张的局势下，我国在新能源的开发上不遗余力，而且取得了一定的成效。新能源电力系统与传统的电力系统存在很大的差异，而且新能源电力系统具有许多的优点，产生的废物比较少，可以达到我国的环保需求，而且资源的数量种类繁多，充分的符合我国当前的可持续的生产目标。但是新能源系统对技术的要求也更高，需要大量的先进技术作为支撑，才能保证系统的正常运行，在现阶段的新能源电力系统中，还存在许多的技术性问题没有得到解决。当前我国主要开发的新能源类型主要有太阳能、风能、水能等，在这些能源的利用过程中，把这些能源系统通过网络进行连接，可以实现对这些信息的全面监控和传输，通过这样的方式，可以有效的推动电力行业的发展，提升新能源电力系统的运行效果。

　　3 风力发电原理及优势解读

　　3.1 风力发电原理

　　风力发电的原理较为简单，主要是通过风力驱动风车叶片运转，运行过程中在增速机辅助下能够进一步增加叶片转速。风力发电设备由风车叶片、发电机两大部分构成。风力作用下螺旋形风力发电机叶片旋转过程提供推动力，将动能转变为机械能。风力发电机主要由偏航、液压、刹车、控制系统及齿轮箱等部分构成。在发电过程中，齿轮箱和齿轮之间有效配合，协同作用能够提升发电机的运转速度，使实际发电功率处于较高水平，有效保证了输出电力的稳定性。偏航系统最大的作用是结合风向的变化情况灵敏调控风轮的扫掠面，确保扫掠面始终和风向维持垂直状态，提升资源利用率。风机、叶片能够围绕根部中心运作，借此方式增强风力发电系统对不同风况的适应能力。发电系统停机时，阻尼增加，方便发电机停运。停机期间，液压和刹车系统联动运作。对于风力发电而言，控制系统是实现自动化运行的关键，控制系统能够精准调控各系统模块运行情况，使发电机在相对稳定的电压和频率下运作，促进发电系统自动化并网及脱网，监控系统的运作过程，及时发现异常状况，快速发出预警信号，提升风力发电系统的故障处置效率，减少损失。

　　3.2 应用优势

　　风力发电技术实际应用中有很多优点，也是该项技术应用范畴不断拓展的主要原因，技术应用时要注意实现科学化，其优势包括经济性优良、建设周期短、环境影响小等。（1）经济性优良。风力发电在应用过程中社会经济效益表现良好，风力发电能力每提高一倍，资金支出减少约15%，风电增长率不低于30%。我国风能资源可利用情况优良，短期内风力发电的相关技术将会有进一步地提高。（2）建设周期短。风电设备均为预制装配置式结构件，吊装节奏更快，能够有效满足用电、储电需求急切的地区。合理运用风力发电技术，能促进偏远地区实现独立供电，能够有效缓解配电分散情况，满足区域内能源发展方面的需求。（3）环境影响小。风能应用时不会对环境带来负面影响。近年，我国风能工程建设能力持续增强，生产运营成本进一步压缩。风能设施能够有效承担发电和电峰调节功能，且不会对陆地生态环境造成影响。

　　4 能源互联网背景下风力发电关键技术

　　4.1 新能源发电技术

　　新能源不仅包含太阳能、风能以及生物质能等传统意义上的可再生能源，也包括小堆核电、页岩气等新型分散能源。所以基于互联网云平台，新能源发电关键技术不仅涵盖生产、输送、转换、利用可再生能源过程中的相关技术，同时也包含先进储能、大容量远距离输电、新能源发电、微网以及标准化等技术以及运行控制、高效发电以及能源转换等技术。

　　4.2 先进能源电力电子技术

　　先进能源电力电子技术主要包含小容量或者大容量、高电压控制技术、低损耗电力电子器件技术以及新型电力电子设备技术等。比如，一种新型半导体材料做成的电力电子器件，其相比于Si 半导体器件来说，具有较强耐高温、损耗较低以及反向截止电压较高等特点，随着研发的进一步深入，在今后输配电系统中，可能成为新一代低损耗、高电压以及大功率电子装置主要组成部分。另外，随着新型电力系统下电网波动性增强，为了保障电力系统稳定、高效，对于动态补波补功的新型电力电子设备需求将会显著提升。同时，在控制技术方面，研发人员一直在不断优化数字信号处理器性能，从而使系统控制整体流程具有较强多样性、合理性以及灵活性。

　　4.3 先进储能技术

　　先进储能技术主要包括：电池储能技术、压缩空气储能技术、超级电容器储能技术、氢存储技术、超导储能以及P2G 等技术。储能设备从物理角度方面来讲，包括调频辅助服务、大电网调峰设备以及楼宇、家庭以及园区等用户端模块。光伏太阳能发电等可再生能源设备的输出功率，会随着周边环境变化而变化，为确供电整体具有较强可靠性以及持续性，应合理构建储能装置。电容储能和超导储能可有效改善系统波动频率以及风电输出功率，应基于当地环境合理构建。飞轮储能系统可通过充放电控制，从根本上实现参与控制电网频率以及平滑输出功率。压缩空气储能，在长时间以及大规模电能存储存在优势。在电力系统正常运行过程中，新型节能材料以及储能技术被广泛应用在发电、输电、配电以及用电各个环节，在互联网背景下，如何进一步完善优化传统电力系统，是有关人员进行深入研究和探讨的重要方向之一。

　　4.4 远距离大容量输电技术

　　能源地理分布不均衡，远距离输送电能成为其主要解决途径。其中，特高压输电以其大规模、远距离、高效率的特性在我国已进入快速发展阶段。特高压输电可缓解输送线路损耗、系统不稳定、电流易短路等问题，有效解决能源与负荷分配不匹配，实现能源从就地平衡到大范围配置的根本性转变，是坚强智能电网的重要组成部分。在智能电网背景下，可以特高压骨干网为基础，合理构建高压直流可再生能源基地，利用当地资源的互补性、灵活性、可靠性以及安全性，构建直流以及交流混合电网。远距离大容量输电技术主要包含：柔性直流输电、可灵活操作多段直流输电、海底电缆、直流电网以及运行控制等技术。直流电网技术与其他技术有着明显不同，其能进一步解决，因能源分布不均匀，从而出现远距离传送问题、新能源消纳问题、广域并网问题。

　　5 风力发电系统中的发展前景

　　新能源在我国的现代发展中得到越来越多的关注，在“双碳”战略的指引下，火力的发电量在我国的发电量中所占的比重不断下降，而风能作为一种新型的能源，其装机容量和发电量也在不断增加，在这种情况下，越来越多的风电企业开始研究风能的储能技术。在风力发电系统中，储能技术的作用并不局限于“削峰填谷”，它的经济效益还需要进一步开发，如是否能在“弃风量”和初期投资之间实现“收支平衡”。同时，在新世纪的电力系统发展中，提出了一种利用风力发电和太阳能电池方阵发电的两种方法，可以在不同的情况下，利用太阳能和风能互补方式消除可再生能源来解决发电的不稳定问题。另外，能量储存装置的回收和再利用也是未来的发展重点方向，一旦这些储能装置被回收，将会极大地提升各种储能技术的使用价值。近几年，为了推动光伏、风电的发展，储能装置的研发工作不断进行，力求提高储能装置全年的收益和调峰收益，从而实现风力发电系统的技术和经济效益的双重目标。

　　结束语

　　综上所述，新的能源体系需要自主学习型、智慧化“能源互联网”。相关人员应提高对能源互联网重视程度，通过不断创新和发展，构建开放式管理及服务平台，配置合理的交易准则以及技术标准，形成“能源资产市场”，实现能源资产的全生命周期管理，促进其可持续发展。

　　参考文献：

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　　[2]曲绍源.关于风力发电技术关键问题的研究[J].中国设备工程，2019， 000（08）：196-197.

　　[3]姚建忠，寇生中.风力发电机组叶片关键技术的发展概述[J].机械制造，2012，50（08）：45-49.

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