风力发电技术与光伏发电的综合研究论述

风力发电技术与光伏发电的综合研究论述

(内蒙古电力勘测设计院有限责任公司内蒙古呼和浩特010010)

摘要:风力发电是将自然界风能转变为电能,光伏发电则是对光能予以直接转变为电能,两种新能源的供给,对能源节约和环境保护的意义不容忽视。然而,风能、太阳能的不稳定性,致使其电能生产效率、市场推广等造成严重威胁。对此,本文借助对风电技术和光伏发电技术的探讨,以期为相关工作者提供建议。

关键词:风电技术;光伏发电技术;研究

我国风力发电技术水平随着科学技术的发展在不断提高,同时各个企业中的发电体系的建设部逐渐完善起来,可以对各种有效的资源加以合理的应用,并且运用相关的技术手段,制定了具体的风力发电策略,为完善风力发电工程奠定了基础,我国各个地区光伏发电技术的应用也取得了较为显著的效果,并有着巨大的发展潜力。

1风力发电技术现状和改进

风力发电技术涉及众多学科领域知识与技术,具有很强的综合性,是一项操作系统比较复杂的工程。自动化控制领域研究、空气动力学领域以及力学知识的应用技术都对风力发电技术水平有着重要影响。现阶段,我国风力发电技术总体上不够完善,各地区使用的风力发电机组的核心技术还有待于进一步提高,特别是控制技术水平在很大程度上决定着风力发电的效益。

除了受到科技水平因素的影响,风力发电技术还受到环境因素的制约。风力发电是将风能转化为电能,先将风的动能转化为机械动能,再将机械动能转化为电力动能,风的自然速度不是人为可以控制的,它处于不断变化之中,这和风电场周围的环境特点有关,包括大气气压、湿度、气温等条件,对风力机组的运行效率都产生着重要的影响。为了提高风能的利用效率,就要对风力发电机组进行技术改进。

当前,提高风力发电机组的单机容量,最为常用的方式是延长叶片的长度,并增加塔架的高程,但是一些巨型发电机组也采用这种方式则加大了成本的投入,并且施工的难度也很大,为此研发和使用新型的叶片就成为一种必然趋势,例如采用分段式叶片技术,不仅可以有效解决长途运输问题,还可以提高安装的效率,将成本投入控制在合理范围内。需要注意的是,分段式叶片连接处的技术质量是影响使用功效的关键所在,为避免刚性断裂,不仅要选择优质的制造材料,还要控制好连接技术。

风力发电技术的提高不仅依靠外在技术的投入,更重要的是对现有资源的合理利用,优化内部结构设计也是提高生产效率的重要内容。当前风力发电机组的使用寿命普遍较短,运用商业化运行的理念分析,这也是影响经济效益提升的重要一方面。为实现利益的最大化,就要不断更新生产工艺,采用先进的生产技术,优化机组的内部结构,提高运行性能,针对风力发电机组中的控制器、浆叶、发电机等,制定最为科学合理的组装配置设计方案,并注重区域侧风数据,尤其是在极端风速下(大于50m/s风速),对风机关键技术要求很高,特别是风机基础、机型选择、叶片强度指标和抗风能力,有效降低工程和生产安全风险,这样就可以取长补短,将整个机组的功效充分发挥出来,同时也能提高风力发电机组的使用寿命。

提高风力发电技术智能化水平对增强电场的运行效益至关重要。智能化控制包括对风力发电机组运行效果的检测、故障诊断、风险预警等,通过建模分析和仿真研究,实现对风能功率的有效预测。智能化管理对风力发电机组运行的各项技术指标都有着严格的要求,以便实现风电资源的优化管理和调度。智能化控制也要与机组的传感器、传动系统相结合,达到优势互补,例如将智能化管理与叶片技术结合生成智能叶片技术,不仅可以降低叶片的荷载力,同时对适应风速有着积极的作用,显著提高发电的效率。又如采用智能偏导航系统,可以提前预测风速的大小,并且准确率相当高,这就促使风轮迎风面可以与风向处于一致状态,最大限度地提高了风能的利用效率。

低电压穿越技术的发展也为风力发电技术的提高提供了便利条件,风电规模的扩大使得风电的应用范围越来越广,也对电网的运行产生了深刻的影响,电网产生故障很容易导致风电机组的脱网,不利于电网的稳定运行,因此对低电压穿越的要求越来越高,我国自主研发的2.5MW直驱永磁机组成功通过了低电压穿越测试,有效解决了低电压状态下电网依然持续运行的问题。同时,应适当调整电源结构,尤其应在西部地区适当增加抽水蓄能电站和水电比例,解决风力发电不稳定和调峰问题,使风电、光伏事业健康发展,电网安全可靠运行。

2光伏发电技术的应用实践

光伏发电站自投入使用以来,没有产生严重影响发电的设备故障,根据经验可知光伏发电技术具有无可比拟的技术优势,并且受外界环境因素的影响程度小,为无电地区的居民生产与生活提供了更多的便利,不仅具有经济效益,同时具有社会效益。根据大部分地区光伏电站运行情况和全国范围内的光伏发电现状分析,光伏电力具有大的发展空间,并且将成为未来主要的电力供应方式。

与其他类型的发电站相比,光伏发电具有显著的优势。光伏发电不用担心资源的枯竭问题,在运行使用过程中不会产生噪声的污染,也不会对周围的环境带来任何的污染,对人体也不会造成健康威胁,因此是一种绿色发电方式。光伏发电资源分布不会受到地域条件的约束,无论是何种地势地形,都可以建设光伏电力项目,规模可大可小,普通住户还可以直接利用建筑屋顶的优势获取电力资源。光伏发电过程不用燃料,不会再次消耗自然资源,也不用敷设输电线路,发电和供电的全过程在用电区域内即可完成。光伏发电的能源利用率非常高,且电力资源的质量佳。光伏电站的建设用时比较短,提高了能源获取的效率,可以充分满足生产和生活用电需求。

然而光伏发电依然存在着不足之处,例如大型光伏电站的建设需要占用巨大的面积,这与太阳照射能量的分布密度小有关,故电站的成本相对较高,光伏电力资源的价格自然也很高。光伏电站对能源的采集虽不受地域条件的限制,但是会受到四季嬗变、昼夜更替、阴晴变化等气象条件的影响,能源的利用效率就略显差异。光伏发电本身不会对环境带来任何污染,但是光伏板的生产加工过程却会给环境带来不利的因素。因此要在实践过程中加强对工程建设的管理,并提高光伏发电站运行过程中的维护与管理水平,降低发电过程中的设备内耗,加大科技的投入,以便实现资源的优化配置。同时,还可以提高风力发电与光伏并网发电水平,实现风电与光伏互补、风电与水电互补、风电与抽水蓄能互补,达到优势互补,为增强供电能力和电网可靠性奠定坚实的基础。

结束语

综上所述,风电技术以强有力的优势,在我国各地区得以普及。而伴随科技水平的逐渐深化,风力发电的缺陷得以凸显,只有做好相关技术体系和技术措施的优化改进,方可提高发电机组效率及效益。再者,光伏发电以太阳能的角度,为电力事业的发展添砖加瓦,且利用和风电技术间的互补互助,不仅对自然资源予以充分利用,还可切实社会效益、经济效益间融合的意义。

参考文献:

[1]罗德智.关于风电技术和光伏发电技术探析[J].低碳世界,2017(35):70-71.

[2]徐明.风力发电技术的问题研究[J].装饰装修天地,2017(8).

[3]张志会.风力发电技术与光伏发电的综合研究论述[J].建筑工程技术与设计,2015(31).

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