电力发展现状范文1
关键字：风力发电、研究现状、塔架
中图分类号： TM315 文献标识码： A 文章编号：
引言
自19世纪末人类研制成功了风力发电机组，并建成了世界上第一座风力发电站后，一个多世纪以来，世界各国纷纷研制了各种类型的风力发电设备，风力发电的重要意义受到国际社会的普遍关注与高度重视，风力发电的学术研究和推广普及工作取得了相当大的进展，并且由于社会发展及人类生存的需要，人类对能源的需求也越来越大，因此全世界都在寻求更加高能效、低能耗的新型能源。
一、国外风力发电发展现状
作为世界经济最发达的国家，美国政府高度重视对风能的开发利用。在美国的50个州中，大约有30个州已经开始利用风能资源。在1998~2004年期间，美国风力发电的总装机容量已经超过6740MW，可以满足160万个中等家庭的日常用电需要。美国的GEWIND是世界主要的风电发电机供应商之一，于2002年进入风力发电领域。美国GEWIND风电产品装机容量为1.5MW~3.6MW，都具有变速变桨距运行的特征，配置独特的电子控制装置，不仅能够用于陆上风电场，还能用于海上风电场。
丹麦VESTAS已在全球65个国家和地区安装了4万多台风机，截至2009年末，丹麦VESTAS全球装机容量超过3.8万MW。在中国13个省区的风电场都有丹麦VESTAS的产品，丹麦VESTAS公司在天津建立了生产基地，携2MW、3MW风机进军中国海上风力发电市场。
当前国外风力发电市场的主力机型是1.3MW，2009年全世界新装机组的单机平均功率为1.6MW。2009年全世界MW级的风电机组当年装机容量占到了总装机容量的91.4%，单机容量逐步增大已成为国际风力发电发展的必然趋势。
表1.12010年12月全球累计装机容量前十名的国家
二、我国风力发电现状
我国风能资源开发利用较早，但早期主要是以分散、小规模试验和示范形式为主，规模化风力发电场的建设始于20 世纪 90年代。我国自1985年在海南东方风电场安装首台Vestas55kW风力发电机组以来，目前已经基本掌握了风力发电机组及主要部件的设计和制造技术，具备了200kW、 250kW、 600kW、 750kW风力发电机组批量生产能力。“十五”期间，我国完成MW级风力发电机组的研制，为风电产业参与常规能源市场竞争奠定基础，这将对我国的生态环境保护、能源结构调整、实现国民经济可持续发展起到积极的促进作用。随着风电技术水平的不断提高，单机容量大型化成为风电发展的必然趋势。
图2.1我国风力发电总容量发展趋势
“十五”期间，中国的并网风力发电得到迅速发展。自2007年以来，我国风力发电产业规模发展趋势呈暴发式增长态势。我国在2008年就已达到2010年10000MW的发展目标，而在2010年提前实现了《可再生能源中长期规划》中2020年30000MW的风电装机目标。2010年全国累计风电装机容量已突破40000MW，海上风电大规模开发正式起步。中国风电2010年新增装机容量达到18 928MW，占全球新增装机容量48%，超过美国，成为世界第一风电市场。而在风电开发领域，我国也取得了相当大的成果。2010年10月12日，华锐风电科技集团股份有限公司正式宣布，由其自主研发并拥有全球自主知识产权的5MW风电机组正式出产，这是我国首台5MW风电机组。
三、风力发电产业发展中存在的问题及发展趋势
世界风力发电技术已逐渐完善，随着风电的发展，风电场规模和单机容量越来越大，陆上风电场容易因环境因素 (占地、运输、吊装、噪声等)而受到制约。巨型风电机在陆上运输极为困难，并且在安装上也存在一定问题。由于噪声和庞大的体积，使风电场陆上选址及运输都存在很大困难。而这些问题在海上就相对比较容易解决。更重要的是，海上风电场的风能资源好，风速大且稳定，年平均利用小时可达3000小时以上，每年的发电量可比陆上高出50%。
随着海上风电的迅速发展，单机容量为3~6MW的风电机组已经开始进行商业化运行。美国7MW风电机组已经研制成功，正在研制10MW机组，英国10MW机组也正在进行设计，挪威正在研制14MW的机组，欧盟正在考虑研制20MW的风电机组，全球各主要风电机组制造厂家都在为未来更大规模的海上风电场建设做前期准备。就其发展趋势而言反映在小容量向大容量发展，结构设计向紧凑、柔性、轻盈化等方面发展。
四、风力塔架的研究现状和发展趋势
随着全世界对于可再生能源发展的重视，风力发电越来越受到各界的关注。在风能利用方面，越来越多的视线聚焦到如何能够更有效更充分地利用风能，而作为风力发电的重要构件，风力发电塔架有着一定的研究价值。众所周知，为了能够更加行之有效的利用风能发电，风力塔架势必大型化，而随之而来的一系列问题亟待解决。
众所周知，风速随着塔高的增加而增加，更好的风力条件能够获得更高的平均功率和满载小时。因此更高的风力塔架更加适合于在内陆地区推广。随着风力塔架的大型化，塔身弯矩以塔高的高次方增加，使得塔筒底节半径急剧增加，用钢量随之大幅增加。按照国家有关规定，2MW及以上风力发电机组的叶片长度超过37m，塔筒底节直径和法兰直径超过3m，在运输中属于超长、超高、超宽和超重，而超载运输的成本是很高的。传统锥筒式塔架其自身的缺点，如变形大、刚度小、导致塔架设计一般由刚度而非强度控制所以不能发挥钢材高强的特点等。又由于目前多使用的大型圆筒式塔架对焊接要求很高，在塔架起吊安装上也存在问题，因此亟待提出一种在工作性能上更优，施工上更加便捷，运输成本更低，材料用量上更省的新型截面风力塔架。
对于风力发电机塔架的研究，国内外都取得了一定的研究成果，塔架研究的焦点基本上都集中在塔架的结构形式和制作材料方面。在纯钢结构塔架方面，如同济大学的郑瑞杰和马人乐探讨了变截面风电塔架的尺寸优化和形式优化，其结构形式见图5.1。
图4.1变截面风力塔架结构形式
而国外对于塔架结构形式的设计也十分关注，如芬兰的Ruukki公司已经开发了一种新型的风力涡轮塔架，轮毂高度可达到100m~160m。如图4.2和表4.1介绍了Ruukki公司研制的2.5MW的风力发电机组。
表4.1芬兰Ruukki公司研制的2.5MW风力发电机塔
图4.2芬兰Ruukki公司2.5MW风力发电机塔
在钢管混凝土风力塔架方面，我国也有很多专家和学者进行了研究并且发表了一系列的相关论文，如张杨芳、易跨海等人发表的钢管混凝土格构式风力发电机塔架的设计与有限元研究，塔架的整体结构采用的是钢管混凝土格构式三肢柱，立面为多折线，平面为三角形截面，塔架腹杆由斜杆、横杆组成。
六、我国风力发电产业存在的问题
我国具有良好的风力资源，为风力发电这种绿色能源的开发提供了坚实的基础，虽然我国近年来风力发电事业取得了长足的进步，但是仍然存在许多问题，这些问题不仅仅制约着我国风力发电产业的发展，而且也影响了我国在风电这个行业规范化商业化的发展。这些问题具体反映在如下几个方面：
1、缺乏有力的法律法规的支持。虽然我国出台了《可再生资源法》，但在某些具体问题上仍然缺乏明确的法律指导，如电价的细致规范等。
2、在风电技术上，我国已经掌握绝大多数的核心技术，很多都是拥有完全自主知识产权，但是仍然有一些控制技术依赖进口，特别是桨叶和控制系统及总装等关键性技术上落后于欧美发达国家，而且机组质量普遍不高，易出现故障。
结束语
由于风力发电的绿色环保、零污染等优点，使其在未来有着更广阔的发展前景，而我国因有着丰富的风能资源，因此风力发电在我国应被大力发展，风能的利用必将为我国能源的可持续发展做出巨大贡献。展望未来，随着我国风力发电的迅猛发展，风力发电技术的不断提高，风力发电的成本不断降低，风能发电必将在我国能源结构里占有越来越大的份额。
参考文献
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电力发展现状范文2
关键词：可再生能源；风能；风力发电；趋势
0 前言
我国是世界上少数几个以煤为主要能源的国家之一，这种消费结构给环境造成的巨大压力是不言而喻的。逐步优化能源结构、提高能源效率、发展可再生能源已成为我国可持续发展战略中不可缺少的重要组成部分。可再生能源包括水能、生物质能、风能、太阳能、地热能和海洋能等，资源潜力大，环境污染低，可永续利用，是有利于人与自然和谐发展的重要能源。从目前可再生能源的资源状况和技术发展水平看，今后发展较快的可再生能源除水能外，主要是生物质能、风能和太阳能。风力发电技术已基本成熟，经济性已接近常规能源，在今后相当长时间内将会保持较快发展。
我国幅员辽阔，海岸线长，风能资源比较丰富。根据最新风能资源评价，我国陆地可利用风能资源3亿千瓦，加上近岸海域可利用的风能资源，共计约10亿千瓦。主要分布在两大风带：一是“三北地区”（东北、华北北部和西北地区）；二是东部沿海陆地、岛屿及近岸海域。另外，内陆地区还有一些局部风能资源丰富区。
风电包括离网运行的小型风力发电机组和大型并网风力发电机组，技术已基本成熟。到2006年底，全国已建成约90个风电场，已经建成并网发电的风场主要分布在新疆、内蒙、广东、浙江、河北、辽宁等16个省区，装机总容量达到约260万千瓦。但与国际先进水平相比，国产风电机组单机容量较小，关键技术依赖进口，零部件的质量还有待提高。本文对我国风力发电的现状进行阐述，并根据目前存在的问题，给出了相关建议。
1 我国风力发电的现状
1.1发展迅速，建设规模不断扩大
我国的风力发电始于20世纪50年代后期，在吉林、辽宁、新疆等省建立了单台容量在10kW以下的小型风力发电场，但其后就处于停滞状态。到了20世纪70年代中期以后，在世界能源危机的影响下，特别是在农村、牧区、海岛等地方对电力迫切需求的推动下，我国的一些地区和部门对风力发电的研究、试点和推广应用又给予了重视与支持，但在这一阶段，其风电设备都是独立运行的。直到1986年，在山东荣城建成了我国第一座并网运行的风电场后，从此并网运行的风电场建设进入了探索和示范阶段，但其特点是规模和单机容量均较小。到1990年已建成4座并网型风电场，总装机容量为4.215MW，其最大单机容量为200kW。在此基础上，风力发电从1991年起开始步入了逐步推广阶段，到1995年，全国共建成了5座并网型风电场，装机总容量为36.1MW，最大单机容量为500kW。1996年后，风力发电进入了扩大建设规模的阶段，其特点是风电场规模和装机容量均较大，最大单机容量为1500kW。据中国风能协会最新统计，2007年中国除台湾省外新增风电机组3,144台。与2006年相比，2007年当年新增装机增长率为145.8％，累计装机增长率为126.6％。2007年中国除台湾省外累计风电机组6,458台，装机容量5,890MW。
1.2 国家及政府有关部门重视和支持风力发电
为了支持风力发电，原电力部制定了《风力发电场运行规程》电力行业标准，明确了风电上网及电价确定的原则，允许风电就近上网，风电价格要在发电成本加还本付息的基础上，允许有合理的利润，超出电网电价部分由全电网平摊，有力地支持了风电的发展。电力工业发展的政策是：以火力发电为主，大力发展水电和核电，同时要积极发展新能源和可再生能源发电，风力发电是电力工业发展的一支方面军。
《电力法》明确规定“国家鼓励和支持利用可再生能源和洁净能源发电”。八届人大四次会议批准的我国经济和社会发展“九五”计划和2010年远景目标纲要中也提出“积极发展风能、海洋能、地热能等新能源发电”。国家计委实施“光明工程”和“乘风计划”。1996年3月，国家计委交能司、科技司、机电轻纺司在北京召开了大型风力发电机组国产化工作座谈会，对大型机组国产化提出许多建议。不久，国家计委提出两个计划，一个是“光明工程”，一个是“乘风计划”，前者是支持国内微小型风力发电机组的发展。后者就是支持国内风电场建设和大型机组国产化。
国家经贸委在“双加工程”（ 即对重点行业、重点企业加大技改力度，加快改革步伐）中，把大型风力发电机组列入大型技改项目，在“九五”期间投资18亿元，支持风力发电的发展。国家科委在大中型风力发电机组研制方面做了大量工作，在“六五”至“九五”期间，都有关于风力发电的科技攻关项目。对55 kW、200kW国产机组的研制，投入了大量资金，取得了一些经验。“九五”期间，科委又立了一个“加强项目”，投资300万元，由浙江机电设计研究院风力发电研究所承担，对“八五”200kW国产机组进行技术改进，再生产2台200kW机组，期望实现200kW机组国产化。
1.3 专业队伍和国产化水平逐渐提高
自20世纪70年代中、后期开始，我国真正进入了现代风力发电技术的研究和开发阶段。在这一阶段，我国的风力发电技术无论在科学研究方面，还是在设计制造方面均有了不小的进步和提高，同时也取得了明显的社会效益和经济效益，主要解决了边远无电地区的农、牧、渔民的用电问题。但其风电机组的单机容量仅为几百瓦到10kW，均属独立运行的风电机组。为了发挥风力发电的优势，降低成本，风力发电机组大型化，单机装机功率的提高，是所有风力发电研究、设计和制造商的不断追求。最近几年进展很大，不断有新型大型风机出现，并很快得到推广。现代风力发电机在不断改变其翼型，增加其塔高，改善其运行特性。此外，现代微机控制技术、并网技术、电子电力技术以及储能技术的不断提高和广泛应用，也使风力发电机组系统越来越可靠实用。
经过多年的实践，培养了一批专业的风电设计、开发建设和运行管理队伍，为今后大规模发展风电创造了良好的条件。大型风电机组的制造技术我国已基本掌握，主要零部件国内都能自行制造，如发电机、齿轮箱和叶片等(国际知名的叶片制造商丹麦LM公司独资在天津设厂生产)，600 kw机组的本地化率可以达到90％。随着大型风电设备产业的形成，船舶工业的主要认证机构中国船级社开始筹建中国风电机组产品的认证体系。
2 风力发电存在的问题
2.1 对风能资源勘察不够全面
通常风力发电的有效风速为3～25m/s，风电场选址的首要条件是风能资源丰富，因而一般以风资源丰富区和较丰富区为选址对象，具体风电场内风机的选址还应根据测出的年有效风速累计小时数（累计时数越高，投产后风机发电量越大）和有效风能密度确定，在风电场内不同位置的这些数据存在较大差异。所以合理选择场址对提高风力发电的经济效益至关重要。而我国现有的风资源分布图很粗，无法满足现在风电场选址的要求，迫切需要进一步细化。
2.2 风电设备和制造技术落后
风电机组制造技术，这是风电发展的核心。目前我国风电建设远远落后于世界发展，其主要原因是，没有加大力度依靠国内雄厚的机电制造业基础，吸收引进国外先进技术对风电成套设备进行自主开发。随着世界风力发电设备制造水平提高，更大的单机容量已经是全球风能技术发展的趋势。据了解，国外风电机组目前已达到兆瓦级，如美国主流1.5兆瓦，丹麦主流2.0～3.0兆瓦，在2004年的汉诺威工业博会上4.5兆瓦的风电机组也已面世。而迄今为止，我国在这一技术上处于落后位置，尚不具备自行开发制造大型风电机组的能力，且在机组总体设计技术，特别是桨叶和控制系统及总装等关键性技术上落后于欧美发达国家，且机组质量普遍不高，易出现故障。据调查，2004年国产机组只占18%，2005年也只有28%，每年的风电设备进口总额高达60亿元，尤其大型风机设备几乎被丹麦、意大利、德国等发达国家全部垄断。国内整体的风电制造水平比国外发达国家至少晚10年，而且技术差距还在拉大，这就使国产设备的竞争力面临严峻的考验。
2.3 风电成本高
风力发电的成本主要是固定资产投资成本，约占总投资的85%以上。按照我国增值税抵扣政策，固定资产投资的增值税不能抵扣。风力发电执行17%的增值税税率，因为没有购买燃料等方面的抵扣，因此风力发电实际税负明显高于火力发电。另外，国内已经建成的微不足道的风电容量几乎全部为进口的成套设备，导致风电场投资高、电价高，与火电、水电比，缺乏市场竞争能力。国产的风电设备可以显著地降低风电成本，但由于现在国内设备制造水平较低，应用规模小，国产设备的价格并不低于进口设备。
2.4 政策扶持力度不够
风电开发前期投入巨大，而国内的风电项目缺乏正常的投融资渠道。国内商业银行对风电项目的贷款期限远短于火电和水电项目的贷款期限，偿还期限大多为5～8年，利息也没有优惠，使风电只能上一些小规模项目，导致风电难以普及，电价下降缓慢。对风电投入的科研经费不足，则制约着风电技术向高端发展，并会导致科技人才的稀缺。
尽管政府于2003年实施了风电特许权示范项目,并于2006年正式实施了《可再生能源法》以促进风电发展，但由于长期给予风电的实际关注力度不够，缺少对风电扶持的长期具体措施，与国外政府的扶持政策和取得的成效相比，存在着很大差距。
3 风力发电前景的建议
3.1做好风能资源的勘察
风资源的测定是发挥风电作用的前提基础，因此将来应该在这方面增大投入，对我国实际的风资源在总体上有细致准确的了解，为政府和风电的决策者合理地规划风电提供正确的指导。为进一步摸清风能资源状况，必须加快开展风能资源的普查工作。这方面，不仅需要有关部门筹集一定资金用于加大风力资源勘测工作的投入，各地也要自筹资金开展本地区风力资源的勘察，认真调查确定可开发风电场的分布和规模。
3.2提高风电机组的制造技术
要提高我国风力发电应用的技术水平，需要不断增进与发达国家的交流，学习其先进技术，只有清楚彼此差距，才能不断提升我国的风电技术水平。我国提出，到2010年风电装机要有80%的国产化率，必须在技术上占领竞争制高点。《可再生能源法》规定：“国家将可再生能源开发利用的科学技术研究和产业化发展列为科技发展与高技术产业发展的优先领域，纳入国家科技发展规划和高技术产业发展规划，并安排资金支持可再生能源开发利用的科学技术研究、应用示范和产业化发展，促进可再生能源开发利用的技术进步”。这一规定为风电技术进步创造了良好的契机。提高风电技术也是降低风电成本和上网电价的关键所在。
3.3 依托政策发展风电
2006年国家正式实施了《可再生能源法》，通过减免税收、鼓励发电并网、优惠上网价格、贴息贷款和财政补贴等激励性政策来激励发电企业和消费者积极参与可再生能源发电。体现了政府对风电等可再生能源的重视，更重要的是给予了风电在法律上的保护，为风电提供良好的发展空间。
2008年，国家发改委印发了《可再生能源发展“十一五”规划》。《规划》提出，有关部门要做好可再生能源发电并网、上网电价及费用分摊有关规定、财政补贴和税收优惠等政策的完善和落实工作。国家有关部门将提出可再生能源发展专项资金的管理办法和使用指南，安排必要的财政资金，支持可再生能源技术研发、试点项目建设、农村可再生能源开发利用、资源评价、标准制定和设备国产化等工作。国家对可再生能源开发利用、技术研发和设备生产等给予税收优惠支持。
这些政策法规的出台为风力发电的发展提供了制度上的支持，在具体的措施和规则上还要细化、规范、便于操作，使风电的发展稳步，快速的发展起来。
4 结束语
中国的风电发展迄今已经有30多年，取得了显著进步。但由于基础薄弱，风电发展的过程中面临的技术落后、政策扶持不够及上网电价高等诸多困难。随着政府和民众对风电的逐步认识、《可再生能源法》正式实施和《可再生能源发展“十一五”规划》的出台，以及风电设备的设计、制造技术方面不断提高，风能利用必将为我国的环保事业、能源结构的调整做出巨大的贡献。风电产业和相关的科研机构应该抓住这一契机，为风电的全面发展作一个系统可行的规划，逐步解决风电发展中的困难，完善风电机制，在提高风电战略地位的同时，早日使风电普及惠民。
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电力发展现状范文3
面对经济发展速度日渐加快的现状，对于电力能源的需求也日趋加大，所以电力工程面临着负荷运转的状态，因此提高电力系统的安全性是当前要考虑的重点内容，所以继电保护装置的应用显得尤为重要。继电保护技术在保障电力系统安全性的同时还能够使故障发生的概率降低，从而提高电力系统的经济性，尤其是近年来随着单片机技术以及计算机技术等不断发展，继电保护技术也日趋成熟。笔者结合自身的实际经验针对电力系统继电保护的现状进行分析，再对未来发展做出探讨。
1 电力系统继电保护的发展现状
1.1 机电式继电保护阶段
在建国之后我国在电力系统继电保护方面进行了深入的探究，用了将近十年的时间就达到了发达国家大半个世纪的研究水平，经历了继电保护设计与学科从无到有的过程。比较重要的时间段是20世纪50年代时，我国的工程技术人员通过自己的刻苦钻研以及借鉴国外先进的继电保护技术，形成了符合我国自身发展的继电保护理论，并且总结了十分丰富的继电保护经验，到那时为止已经建立了既有深厚的理论支撑又有丰富经验的继电保护技术队伍，为日后国内继电保护技术的发展打下了坚实的基础。到20实际60年代时，我国已经具备完整的继电保护研究、设计以及教学等多方面的体系，迎来了继电保护的繁荣时代。
1.2 晶体管式继电保护阶段
晶体管继电保护的正式开始研究在上个世纪50年代末期，晶体管大量应用于继电保护是在20世纪60代到80年之间，晶体管式继电保护得到了蓬勃的发展。标志性的事件是葛洲坝500kv线路应用的晶体管高频闭锁距离保护技术，这种技术是由天津大学与南京电力自动化设备厂合理研究的，该项技术的应用标志着我国告别了500kv线路完全依靠国外进口的状态。
1.3 集成电路式继电保护阶段
随着上个世纪70年代基于集成运算放大器的集成电路研究起步，到200世纪80年代时我国的集成电路继电保护就已经形成了完整的体系，晶体管式的继电保护也逐渐被取代，这一阶段属于集成电路保护的时代。
1.4 计算机式继电保护阶段
伴随着计算机技术的发展，在上个世纪70年代计算机技术已经逐渐应用于继电保护方面，许多高等院校以及研究院都很重视计算机技术在继电保护方面的应用，并且都研制出了不同原理与样式的微机保护装置。华北电力学院在1984年研制的输电线路微机保护装置在系统中获得了大范围的应用，为计算机式继电保护的发展揭开了新的篇章。到目前为止，微机线路的设备呈现原理多样化与机型多样化的趋势，它们各具特色，如今我国继电保护已经变为计算机保护时代。
2 电力系统继电保护发展趋势
2.1 智能化发展
随着计算机技术的突飞猛进以及计算机技术在继电保护系统领域中应用的逐渐扩展，尤其是近年来许多新型的控制原理与方法不断被应用到计算机继电保护中来，类似于人工神经网络、模糊逻辑以及专家理论等人工智能技术在电力系统的很多领域中都有应用，尤其推动了继电保护的研究向更高层次的方向发展。人工智能技术的发展为继电保护注入了新的元素，将多种人工智能技术结合，可以提高继电保护的可靠性，同时也为今后的继电保护发展指出了一个新方向。如今计算机以及通信等各种技术的快速发展也推动了继电保护技术的进步，可以预见出人工智能技术必将会广泛应用于继电保护领域之中，将常规方法难以解决的问题变得简单化。
2.2 计算机化发展
计算机硬件的性能可以根据摩尔定律算出，即芯片的集成度每隔18-24个月便会翻一番，因此硬件性能是成倍增加的，而当前的芯片的价格也是逐渐降低的。另外，单片化以及功能的不断强大是当前微处理机的主要发展趋势，所以一方面片内的硬件资源得到了大幅度的扩充，另一方面，单片机与DSP芯片二者在技术上也得到了融合，所以在运算能力上得到了显著的提高。在实际的使用过程中计算机保护的正确率也要远远高于其它模式，如今继电保护装置的计算机化已经成为了不可改变的趋势。
2.3 网络化发展
通过计算机网络可以实现线路保护、变压器保护等多方面功能，另外，与其它保护方式相比网络保护可以实现数据共享，另外，在母线的保护方面，由于分站保护系统采集了该站所有断路器的电流量、母线电压量，所以相比之下实现起来也更为容易。作为一种新的继电保护形式，网络式的继电保护是计算机保护技术发展的必然趋势，该模式的保护技术以通信技术、网络技术以及计算机技术为基础，主要针对省级或者市级主干网络的拓扑结构而言。
电力发展现状范文4
关键词：风力发电 现状 发展趋势
中图分类号：TM614 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）03（b）-0014-02
近年来能源供应日益紧张，环境污染问题日益突出，因此国家对新能源的重视程度与日俱增，风能作为一种清洁高效的能源已经成为利用的重点。我国有绵长的海岸线，大片的草原戈壁，风力资源十分丰富。随着我国对风力发电投入力度的不断加大，风力发电近年来发展十分迅速，已经成为一种重要的能源供应，风电技术也得到了迅速发展[1]。截至2013年底，我国风力发电新增装机容量达到1.6万MW，累计装机容量达到9.1万MW，新增装机容量和累计装机容量都达到世界前列。
由于风力资源季节性波动性的影响，大容量的风电场的并网会对电网的电能质量、系统稳定性、谐波情况、线路损耗以及继电保护造成影响。进行风电功率的合理预测，提高风电穿透功率，研究动态无功补偿等技术对风电存在的问题进行有效解决是风电研究的重点。由于风力发电所占电网装机总量的比重过大会影响系统运行的可靠性，合理分配风电场和传统能源的比例，降低风电场对电网的冲击，是发展风电能源的重点[2]。该文对风力发电现有技术进行了阐述，对风电技术发展面临的问题进行了研究，并对风力发电的发展趋势进行了展望。
1 常用的风力发电系统
目前风力发电系统常用的风力发电机主要有恒速恒频率异步发电机、变速恒频双馈异步发电机和直驱永磁同步发电机三种。由于变速恒频系统可以适应较宽的风速范围，已经成为风力发电的主流机型，而直驱永磁同步发电机和全功率变流器组合在未来有着广阔的发展前景。
1.1 恒速恒频发电机系统
恒速恒频发电机系统主要由风力机、变速箱、异步发电机以及并联电容器构成。风轮机应用定浆失速控制可以确保发电机输出的电能电压和频率保持恒定。由于异步发电机在输出有功功率的同时会有无功产生，因此，可以通过并联电容器提高电网的功率因数[3]。由于风能波动性和不稳定性的特点，恒速恒频发电机系统的风能利用率较低，能量输出波动性也比较大。
1.2 变速恒频双馈异步发电机系统
双馈异步发电机是如今风力发电的主流设备，占装机总量的绝大部分。变浆距角技术的应用，提高了风能的利用率，而且在机组紧急停止时，通过调整可以减少风能的收集，降低了机组的机械冲击，机组的使用寿命加长了[4]。定子侧和电网连接，转子通过双PWM变换器控制励磁，确保定子电能频率的稳定。
1.3 变速恒频直驱永磁同步l电机系统
风力发电机和永磁同步发电机直接连接，避免了减速箱对系统运行的影响。同步发电机发出的电能通过交直交变频技术形成稳定的交流电进入电网[5]。励磁采用永磁体节省了励磁的维护投入，但发电机的体积和制造成本以及难度加大了。
2 风电场并网对电网的影响
随着风电技术的迅速发展，大容量风电场的并入，电力系统的潮流方向和继电保护配置都会发生改变。风电场在并网过程中还有很多问题需要解决。
2.1 功率流动模式在风电场并网后发生改变
常规电网电能从电源发出，经由输电线路输送到负荷端，电能的传输方向是单向传输。而风电场在电网的末端，通常建立在偏远的野外，远离用户端，风电场并网后，配电网的功率流动呈双向传输，对系统的继电保护整定造成影响，应多电源网络模式配置保护设备，整定值不应在并网冲击电流范围内。
2.2 影响电网调度分配
风能的不确定性和不可控性，造成其难以进行可靠的调节和预测，风电的并入，使电力系统的备用容量增加。由于火电机组需要几个小时的时间才能可靠投入，一旦系统的备用容量不足，则会对风电场的并网造成影响。风电的并网常常会显得不太合时宜，即在用电高峰时风电供应较少，而在用电低谷时电能的产生量却很大，增加了电网的调度难度。
2.3 影响电网的供电质量
风电场的并入增加了电网的电源，但由于风能的不稳定性和随机性，风电场的输出功率是波动的，从而造成电网电压的稳定性不高。目前风电系统主要为以步发电机，需要吸收大量无功，若无功不足则会造成电网压降和闪变的问题。风力发电并网的电力电子设备也会产生谐波，对电网的供电质量造成影响。
3 风力发电中的重点技术问题
风力发电作为重要的新兴能源，受重视程度越来越高，如何提高风能的使用效率，改善风力发电的电能质量是风力发电工作研究的重点。
3.1 风力发电功率的预测
风能的不稳定性和随机性，经常造成大容量电场并网严重影响电力系统的可靠性，制约着大容量风电场的并网运行。因此对风电能量进行科学准确的预测，有助于风电场的合理选址以及电网能量的合理调度。目前常用的风能预测方法有：基于数值天气预报的风能预测，即利用气象信息对中长期风能进行预测；时间序列预测法，即利用历史风能数据对短期风能分布进行预测、人工神经网络预测，该方法的自适应性比较强，适用于非线性的模型预测。为提高预测的准确性，将多种方法结合使用是风能预测的发展方向。
3.2 风电场电力电子设备的研究
先进的电力电子技术是现代风力发电的重要技术依托，为风力发电提供重要的技术支撑。风力发电设备中存在大量电力电子设备，如双馈一步发电系统中的PWM变流器、直流永磁同步发电系统重点交直交变频设备、基于电压源的高压直流输电并网技术以及低压穿越所需的电子装置等。因此，加强电力电子设备的研究，对风力发电的发展具有重要意义。
3.3 低压穿越技术
低压穿越技术在电网发生故障时，利用电力电子技术确保风电场在一定时间范围内向电网提供一定的无功，从而保证电网不脱网运行。当电网电压降低时，风电机组通常由于自我保护而脱离电网，在风电所占电网的比例较小时，风电的脱离不会对系统造成太大影响，一旦风电机组的容量较大，电网故障时风电的解列在故障的基础上增加了电网的扰动，严重影响电网的可靠运行，甚至造成整个系统的解列。因此，我国对低电压运行标准进行了规定，即当并网电压跌至20%才额定电压时，风机组应能不脱网运行625 ms，目前由于电网的故障复杂多变，还没有十分完善的方案能够完全满足低电压穿越的要求，这已经成为风电研究的热点问题[6]。
3.4 风电场的无功补偿
电压稳定是风电并网中的重要问题，无功补偿是风电电压稳定的重要影响因素。尤其在异步风力发电机系统中，异步发电机和变压器设备产生大量的无功功率，一旦这些无功无法得到及时补偿则会对电网的可靠运行造成影响，系统无功过高会使系统电流增加，增大系统损耗的同时，也会影响设备的安全运行；电流和实在功率的增加造成电力设备容量的增加，电力设备的体积也相应增大，电网的经济运行性降低，另外电网的功率因数过低会造成电网电压的降低。风电场无功补偿的方式多种多样，目前最为常用且使用效果较好的方式是基于电力电子技术的动态无功补偿设备[7]。
4 风力发电的发展趋势
分离作为一种重要的清洁能源，已经成为全世界关注的重点，且产业发展的总体趋势为以下几点：
（1）单机容量呈大型化发展。为提高风能的利用率，降低风电场的面积，提高风电的经济效益，大容量风电机组成为未来风电发展的趋势。
（2）变浆距将成为发展主流。风能的随机性和不稳定性，要求在风度发生变化时，发电设备可以通过改变风轮的浆距角使叶尖速比保持在最佳状态。在电网发生故障需要紧急停机时，可以通过调整叶轮浆距角降低风能的转化，从而优化停机策略并且配合低电压穿越控制。
（3）变速恒频直驱永磁同步发电机系统将成为发展的主流。双馈风机具有控制性能好，且成本较低的优势，已经占领了风电市场。直驱电机的使用，提高了系统的可靠性，全功率变流技术能够很好的满足低压穿越要求。
（4）海上风电将快速发展。随着风电机组和风电规模的日趋庞大，风电设备的运输和选址受到限制，加上海上风力资源极为丰富，使得海上风电场将成为风电发展的另一重要方向[8]。
5 结语
风力发电在近年来发展极为迅速，有效解决了国家能源紧缺和环境保护的问题，对我国环境、经济的可持续发展具有重要意义，是国家重点发展的能源产业。该文介绍了大规模风电场的投入对电网安全运行的影响，对风电运行中所面临的技术问题进行了阐述，并对风电未来的发展趋势进行了展望。随着技术的不断发展，风电将逐步走向常规化，成为电力供应的重要组成。
参考文献
[1] 周双喜，鲁宗相.风力发电与电力系统[M].北京：中国电力出版社，2011.
[2] 贺益康，胡家兵，徐烈.并网双馈异步风力发电机运行控制[M].北京：中国电力出版社，2012.
[3] 刘彦东.风力发电现状及对策[J].内蒙古石油化工，2011（5）：74-75.
[4] 孟明，靖言，李和明.风电多元化应用及其相关技术[J].电机与控制应用，2011，38（3）：1-6.
[5] 王大陆，郝永旺.风电发展状况及面临的问题[J].能源与节能，2011（9）：9-11.
[6] 侯慈穑张鑫，张嵩.风力发电的发展现状与关键技术研究综述[J].智能电网，2014（2）：22-27.
电力发展现状范文5
【关键词】 电力系统 继电保护 发展趋势
1、引言
电力系统继电保护是保证电力系统安全运行、提高经济效益的有效技术。计算机控制技术成功运用到电力系统继电保护中,使得未来继电保护技术发展趋势具有计算机化、网络化、智能化等特点。
我国继电保护学科、技术、继电器制造和人才队伍培养从无到有,在小活吸收国外先进继电保护设备和运行技术的基础上,建成了一支具有深厚理论功底和丰富运行经验的继电保护队伍。经过60年的发展和探索,我国已经建成了继电保护研究、设计、加工制造、运行维护和教学的完整体系。
2、我国继电保护的发展现状
上世纪60年代到80年代是晶体管继电保护蓬勃发展和广泛采用的时代。其中天津大学与南京电力自动化设备厂合作研究的500kV晶体管方向高频保护和南京电力自动化研究院研制的晶体管高频闭锁距离保护,运行于葛洲坝500kV线路上,结束了500kV线路保护完全依靠从国外进口的时代。在20世纪70年代中,基于集成运算放大器的集成电路保护已开始研究。到80年代末集成电路保护已形成完整系列,逐渐取代晶体管保护。到90年代初集成电路保护的研制、生产和应用仍处于主导地位,这是集成电路保护时代。
3、 电力系统继电保护发展趋势
3.1 计算机化
按照著名的摩尔定律,芯片上的集成度每隔18―24个月翻一番。其结果是不仅计算机硬件的性能成倍增加,价格也在迅速降低。微处理机的发展主要体现在单片化及相关功能的极大增强,片内硬件资源得到很大扩充,单片机与DSP芯片二者技术上的融合,运算能力的显著提高以及嵌入式网络通信芯片的出现及应用等方面。这些发展使硬件设计更加方便,高性价比使冗余设计成为可能,为实现灵活化、高可靠性和模块化的通用软硬件平台创造了条件。
我国在2000年220kV及以上系统的微机保护率为43.99%,线路微机保护占86%,到2003年底,220kV以上系统的微机保护已占到70.29%,线路的微机化率达到97.6%。实际运行中,微机保护的正确动作率要明显高于其他保护,一般比平均正常动作率高0.2―0.3个百分点。
继电保护装置的计算机化是不可逆转的发展趋势。电力系统对微机保护的要求不断提高,除了保护基本功能外,还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间,快速的数据处理功能,强大的通信功能,与其他保护、控制装置和调度联网以供享全系统数据、信息和网络资源的能力、高级语言编程等。
3.2 网络化
网络保护是计算机技术、通信技术、网络技术和微机保护相结合的产物,通过计算机网络来实现各种保护功能,如线路保护、变压器保护、母线保护等。网络保护的最大好处是数据共享,可实现本来由高频保护、光纤保护才能实现的纵联保护。另外,由于分站保护系统采集了该站所有断路器的电流量、母线电压量,所以很容易就可实现母线保护,而不需要另外的母线保护装置。
电力系统网络型继电保护是一种新型的继电保护,是微机保护技术发展的必然趋势。它建立在计算机技术、网络技术、通信技术以及微机保护技术发展的基础上。网络保护系统中网省级、省市级和市级主干网络拓扑结构,以及分站系统拓扑结构均可采用简单、可靠的总线结构、星形结构、环形结构等。分站保护系统在整个网络保护系统中是最重要的一个环节。分站保护系统有2种模式:一是利用现有微机保护;另一个是组建新系统,各种保护功能完全由分站系统保护管理机实现。由于继电保护在电网中的重要性,必须采取有针对性的网络安全控制策略,以确保网络保护系统的安全。
3.3 智能化
随着计算机技术的飞速发展及计算机在电力系统继电保护领域中的普遍应用,新的控制原理和方法不断被应用于计算机继电保护中,近年来人工智能技术如专家系统、人工神经网络 、遗传算法、模糊逻辑、小波理论等在电力系统各个领域都得到了应用,从而使继电保护的研究向更高的层次发展,出现了引人注目的新趋势。例如电力系统继电保护领域内出现了用人工神经网络(ANN)来实现故障类型的判别、故障距离的测定、方向保护、主设备保护等。在输电线两侧系统电势角度摆开情况下发生经过渡电阻的短路就是一非线性问题,距离保护很难正确作出故障位置的判别,从而造成误动或拒动;如果用神经网络方法,经过大量故障样本的训练,只要样本集中充分考虑了各种情况,则在发生任何故障时都可正确判别。
3.4 综合自动化
现代计算机技术、通信技术和网络技术为改变变电站目前监视、控制、保护和计量装置及系统分割的状态提供了优化组合和系统集成的技术基础。高压、超高压变电站正面临着一场技术创新。实现继电保护和综合自动化的紧密结合,它表现在集成与资源共享、远方控制与信息共享。以远方终端单元(RTU)、微机保护装置为核心,将变电所的控制、信号、测量、计费等回路纳入计算机系统,取代传统的控制保护屏,能够降低变电所的占地面积和设备投资,提高二次系统的可靠性。
综合自动化系统打破了传统二次系统各专业界限和设备划分原则,改变了常规保护装置不能与调度(控制) 中心通信的缺陷,给变电所自动化赋予了更新的含义和内容,代表了变电所自动化技术发展的一种潮流。随着科学技术的发展,功能更全、智能化水平更高、系统更完善的超高压变电所综合自动化系统,必将在中国电网建设中不断涌现,把电网的安全、稳定和经济运行提高到一个新的水平。
电力发展现状范文6
【关键字】风力发电；新能源；风力发展的前景
随着社会的进步，科学技术的发展，能源短缺的问题越来越严重。在这一大环境下，风力发电就显得非常重要。特别是在我国，风能资源丰富，可开发利用的风能储量约10亿kW，其中，陆地上风能储量约2.53亿kW（陆地上离地10m高度资料计算），海上可开发和利用的风能储量约7.5亿kW，共计10亿kW。而2003年底全国电力装机约5.67亿kW。风是没有公害的能源之一。而且它取之不尽，用之不竭。对于缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带，因地制宜地利用风力发电，非常适合，大有可为。
一、 风能的发展
风很早就被人们利用--主要是通过风车来抽水、磨面……。现在，人们感兴趣的，首先是如何利用风来发电。风是一种潜力很大的新能源，人们台中高美湿地的风力发电机台中高美湿地的风力发电机也许还记得，十八世纪初，横扫英法两国的一次狂暴大风，吹毁了四百座风力磨坊、八百座房屋、一百座教堂、四百多条帆船，并有数千人受到伤害，二十五万株大树连根拔起。仅就拔树一事而论，风在数秒钟内就发出了一千万马力（即750万千瓦；一马力等于0.75千瓦）的功率！有人估计过，地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦，几乎是现在全世界水力发电量的10倍。目前全世界每年燃烧煤所获得的能量，只有风力在一年内所提供能量的三分之一。因此，国内外都很重视利用风力来发电，开发新能源。
二、 风能的利用
风是一种潜力很大的新能源，十八世纪初风力发电图风力发电图，横扫英法两国的一次狂暴大风，吹毁了四百座风力磨坊、八百座房屋、一百座教堂、四百多条帆船，并有数千人受到伤害，二十五万株大树连根拔起。仅就拔树一事而论，风在数秒钟内就发出了一千万马力（即750万千瓦；一马力等于0.75千瓦）的功率！有人估计过，地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦，几乎是现在全世界水力发电量的10倍。目前全世界每年燃烧煤所获得的能量，只有风力在一年内所提供能量的三分之一。因此，国内外都很重视利用风力来发电，开发新能源。
利用风力发电的尝试，早在二十世纪初就已经开始了。三十年代，丹麦、瑞典、苏联和美国应用航空工业的旋翼技术，成功地研制了一些小型风力发电装置。这种小型风力发电机，广泛在多风的海岛和偏僻的乡村使用，它所获得的电力成本比小型内燃机的发电成本低得多。不过，当时的发电量较低，大都在5千瓦以下。
目前，据了解，国外已生内蒙古草原上的风力发电机内蒙古草原上的风力发电机产出15，40，45，100，225千瓦的风力发电机了。1978年1月，美国在新墨西哥州的克莱顿镇建成的200千瓦风力发电机，其叶片直径为38米，发电量足够60户居民用电。而1978年初夏，在丹麦日德兰半岛西海岸投入运行的风力发电装置，其发电量则达2000千瓦，风车高57米，所发电量的75%送入电网，其余供给附近的一所学校用。
1979年上半年，美国在北卡罗来纳州的蓝岭山，又建成了一座世界上最大的发电用的风车。这个风车有十层楼高，风车钢叶片的直径60米；叶片安装在一个塔型建筑物上，因此风车可自由转动并从任何一个方向获得电力；风力时速在38公里以上时，发电能力也可达2000千瓦。由于这个丘陵地区的平均风力时速只有29公里，因此风车不能全部运动。据估计，即使全年只有一半时间运转，它就能够满足北卡罗来纳州七个县1%到2%的用电需要。
三、 我国风能发电的发展
我国是世界上风力资源占有率最高的国家，也是世界上最早利用风能的国家之一，据资料统计，我国10m高度层风能资源总量为3226 GW，其中陆上可开采风能总量为253 GW，加上海上风力资源，我国可利用风力资源近1000 GW。如果风力资源开发率达到60%，仅风能发电一项就可支撑我国目前的全部电力需求。
我国利用风力发电起步较晚，和世界上风能发电发达国家如德国、美国、西班牙等国相比还有很大差距，风力发电是20世纪80年代才迅速发展起来的，发展初期研制的风机主要为1 kW、10 kW、55 kW、220 kW等多种小型风电机组，后期开始研制开发可充电型风电机组，并在海岛和风场广泛推广应用，目前有的风机已远销海外。至今，我国已经在河北张家口、内蒙古、山东荣城、辽宁营口、黑龙江富锦、新疆达坂城、广东南澳和海南等地建成了多个大型风力发电场，并且计划在江苏南通、灌云及盐城等地兴建GW级风电场。截止2007年底，我国风机装机容量已达到6.05 GW，年发电量占全国发电量的0.8%左右，比2000年风电发电量增加了近10倍，我国的风力发电量已跃居世界第5位。
四、 我国风力发电的前景
从自然环境来看，我国居于非常有利的优势地位。我国地域广阔，海岸线长、风力资源十分丰富。据统计，全国平均风能密度大约为100 W/m2，风能总量为3226 GW，其中可供开发利用的陆上风能总量大约为253 GW。在我国东南沿海及附近岛屿、内蒙和河西走廊，以及我国东北、西北、华北、海南及西青藏高原等部分地区，每年的年平均风速在3 m/s以上时间近4000 h，一些地区的年平均风速在6～7 m/s以上，对于风力发电来说，具有很大的开发价值和广阔的利用空间。按“十一五”发展规划，至2010年我国风电装机总量将突破10 GW。
五、 当前我国风力发电存在的问题
当前，我国的风力发电仍然面临许多难题，主要是工程造价高和上网电价高。目前，我国风电处于发展阶段，国家提供的支持政策还不甚完善，国家政策、经济因素等各方面的限制使风力发电还难以进入商业化、产业化发展轨道，要加快风电发展，国家不仅要出台保护政策，还要鼓励竞争，在产业化发展过程中也要给予大力支持。目前，我国已着手进行推动风力发电的商业化操作。针对风力发电具有一次性投资较高、年运行小时数低、投产初期还本付息压力大等特点，所以上网销售等诸多环节需要国家出台支持、优惠及奖励政策，以鼓励风力发电发展。一方面要发挥地方政府的积极性，制定地方优惠政策，对风力发电给予适当补贴，鼓励利用风力资源。另一方面，国家还应加大科技投入，进行技术创新和科研开发，使产品及时更新换代，促进风力发电的推广。
