风能资源的几种应用

风能资源的几种应用

摘要：目前风电技术并网方面还面临一些难题，以及经济性要求较高，在不并网的情况下全方位多角度综合利用风能资源，可以从不适合建风电站的风能不密集区，空间密集的城市风能区域，供电不便特殊区域来考虑风能资源更好的利用。

关键词：风力发电 风能 储能 应用

1.风力发电并网

风力发电并网后会对系统产生不小的影响，会影响到系统的电压波动和电能质量，还会造成谐波污染。其中由风电并网所引起的电压波动和闪变是风电并网的主要负面影响。电压波动为一系列电压变动或工频电压包络线的周期性变化，闪变是人对灯光照度波动的主观视感。虽然现在风力发电机组大都采用软并网方式，但是启动时仍会产生较大的冲击电流，使得风电机组输出的功率不稳定，进而会导致电压的波动和闪变。电压的波动和闪变会使电灯闪烁，电视机画面不稳定，电动机转速变化严重影响到工业产品的质量，在某些特殊行业电压不稳会使一些精密的仪器出现测量错误，严重时还会引发重大事故。除了电压问题，风电并网还会引入谐波污染。变速风机需通过整流和逆变装置接入系统，由于风速并不能稳定在一个特定值，因此会造成大量的谐波污染。虽然谐波污染对风电并网有较大影响，但与电压波动相比就显得小多了。

由于风能、太阳能等新能源发电具有间歇性、波动性等特点，接入电网后需要进行协调配合，保证安全稳定运行。

一方面新能源大规模并网要求电网不断提高适应性和安全稳定控制能力，主要体现在：电网调度需要统筹全网各类发电资源，使全网的功率供给与需求达到实时动态平衡，并满足安全运行标准;电网规划需要进行网架优化工作，通过确定合理的大规模新能源基地的网架结构和送端电源结构，实现新能源与常规能源的合理布局和优化配置;输电环节需要采用高压交/直流送出技术，提升电网的输送能力，降低输送功率损耗。

另一方面为了降低风能、太阳能并网带来的安全稳定风险，需要新能源发电具备基本的接入与控制要求。智能电网对风电场和光伏电站在按入电网之后的有功功率控制、功率预测、无功功率、电压调节、低电压穿越、运行频率、电能质量、模型和参数、通信与信号和接入电网测试等方面均作出了具体的规定，用以解决风能、太阳能等新能源发电标准化接入、间歇式电源发电功率精确预测以及运行控制技术等问题，以实现大规模新能源的科学合理利用。

2.风力发电与储能

2.1 风能作为清洁能源大力发展以来，风电的问题也越来越受到电力工作人员的关注。但是风能作为一种间歇性能源，加之风能资源的预测准确度并不能完全符合电力系统对电能质量的要求，寻求新途径新思路解决风电对系统的影响也自然成了许多电力行业工作人员的目标。采用静止无功补偿器可快速补偿无功功率，维持风力发电电源接入点电压的稳定，但不能调节风电场输出的有功功率。而采用电池储能系统可以较好的解决这一问题，及可以保证上网电压的稳定，又可以补偿有功功率，不会对系统产生不利的影响。可以选择由蓄电池组、整流装置和逆变装置组成的柔性交流输电系统作为储能系统。

2.2储能技术在很大程度上解决了新能源发电的随机性、波动性问题，可以实现新能源发电的平滑输出，能有效调节新能源发电引起的电网电压、频率及相位的变化，使大规模风电及光伏发电方便可靠地并入常规电网。储能电池的未来应该在风电和光电产业，其中尤以已经大量布局的风电产业为主。风力资源具有不稳定性，此外，风力资源较大的后半夜又是用电低谷，因此，虽然近年来风、光电产业发展势头迅猛，但一直饱受“并网”二字困扰，储能技术的应用，可以帮助风电场输出平滑和‘以峰填谷’。

3.几种风能资源的应用

风电并网困难重重，条件严苛。随着储能技术的快速发展与创新，风能资源应该被得到有效的利用。下面谈几种风能资源利用的应用。

3.1.高速公路及铁路沿线微型风力机的应用

这是一个已经被提出来的设想，随着风力机的发展即将成为现实。在高速公路以及铁道沿线，由于行驶的车辆火车速度很快，形成的风能，能被微型风力机或者小型风力机捕捉利用。

（1）微型风力机

微型发电机技术的突破，将使得风能资源得到更有效利用。垂直轴风力发电机FD-200W(300W)小型风力发电机适合在风力资源较好，市电保证不便的地区或场合使用，尤其是组合成风光互补型供电系统，具有体积小重量轻，切入风速低，使用免维护，可靠性高，安装架设方便，工作寿命长等特点。特别是采用风光互补控制的供电系统，在利用绿色能源的同时更增加一道亮丽的风景线。

（2）扩散体增强型风力机技术

通过扩散体流体动力学的详细分析，并使用一5m的模型在风洞中证实了分析结果。扩散体位于风力机转子的下游，其作用就象一个机翼，在转子后部产生低压部位。这种“抽吸效应” 有效地使转子周围的风速成倍增加。常规的风力机只能有效地利用转子周围风速的6 0％ 左右。这项创新，可以应用于高速路发电计划。

设想：路边风力发电储能，建设电动车供电站，实现未来电力汽车长途行驶。

3.2风能资源在建筑环境中利用应用

地面风绕过建筑物或建筑群时，将在其周围形成包括分离、再附、旋涡脱落和尾迹在内的复杂流场。随着建筑物高度和密度的增加，局部风速变化也将明显加强。在城市中，近地风的形态以相当复杂的形式依赖于建筑物的尺度、外形、建筑物之间的相对位置以及周围的地形地貌，会出现“街道风"和“大厦风"。在一般的气象条件下，它们直接影响城市环境的小气候和人们对环境的舒适性，除了对行人会产生不舒适感外，还会造成建筑物的局部损坏，以及造成局部地区的环境污染。但是在不影响建筑周围风环境舒适度的情况下，可以将建筑物作为风力强化和收集的载体，使风力机与建筑物两者有机地结合为一体，在高层建筑的上空进行风力发电。研究建筑物周围的风环境主要是风洞模拟试验，也可进行数值模拟计算。当自然风流经建筑物，特别是流经建筑群时会产生各种风效应。

各种风效应

1．角区气流效应当气流流经建筑物迎风墙拐角时，由于迎风面的正压和侧风面的负压的作用，使气流在拐角处被加速。2．穿堂风效应当气流流经一个连接迎风面与背风面的过道门洞时，由于迎风面的正压和背风面的负压的作用，使气流在门洞内侧加速；当门洞面积收缩时，气流加速更大。3．环流效应当气流绕过曲面建筑物时，在迎风面会产生压力梯度，在侧风面会产生负压，使周围形成环流，气流被加速。4．巷道效应巷道效应是由建筑物之间的巷道所形成的，对来流起到导流的作用，从而改变气流的速度。5．逆流效应逆流效应是由建筑群的布局引起的，当气流流经建筑群时，由于局部地区的逆向压力梯度，会产生与来流方向相反的流动。

设想：高空风力发电，飞艇，风筝的牵引力发电。

3.3其他风能资源利用

（1）城市街道风光互补路灯；

（2）农村，牧区，海岛等不便电网供电区域风电自给；

（3）渔船，边防哨所等解决照明等生活用电。

推广：各种孤立，有风，耗电的场所。

4.结束语

风能作为一种干净的可再生能源，不存在常规能源所无法回避的环境污染问题，并且技术成熟、安全可靠、单机容量大、建设周期短，被世界各国所普遍关注与优先发展。我国具有广阔的草原和漫长的海岸线，风能资源储备非常丰富，同时风能的发展对于解决当前较为突出的二氧化碳排放、酸雨等环保问题、缓解能源短缺的紧迫压力、实现和谐社会的建设目标将发挥关键作用。而在重视大区域高密度风能资源的同时，我们也不应该忽略一些小的地方的风能资源的综合有效利用。

参考文献：

[1]2009盐城统计年鉴[M]．北京：中国统计出版社．2009．

[2]李俊峰，王斯成．中国光伏发展报告--2007[M]．北京：中国环境科学出版社．2007．

[3]周晓明，张K斌．全球视野下江苏新能源产业发展研究报告[M]．南京：东南大学．2010．

[4]陈云程，陈孝耀，朱茂名．风力机设计与应用[M]．上海：上海科学技术出版社，1990．

[5] 张爱习．螺旋离心式杂质泵的性能及水力设计[J]．河北机械，1992，(1)：24—27．