海上风电出力特性及其消纳问题探讨_徐乾耀

考虑逆变器损耗的海上风电场电网建模与分析海上风电场是利用海上风能发电的一种清洁能源发电方式，近年来得到了广泛的关注和应用。

而海上风电场中逆变器的损耗是一个重要的电网建模与分析问题。

本文将从逆变器的损耗分析入手，探讨海上风电场电网的建模与分析方法。

首先，我们来了解一下逆变器的基本工作原理。

逆变器是将直流电转换成交流电的电力变换装置。

海上风电场中的逆变器主要用于将风力发电机产生的直流电转换成交流电，并将电能输送到电网中。

逆变器在这个过程中会产生一定的能量损耗，这些损耗需要进行分析和评估。

逆变器的损耗主要包括开关损耗、导通损耗和磁性元件损耗等。

开关损耗是由于逆变器中的开关管在开关过程中产生的能量损耗；导通损耗是由于开关管导通过程中的电流产生的能量损耗；磁性元件损耗是由于逆变器中的磁性元件（如变压器、电感等）在工作过程中产生的能量损耗。

这些损耗会直接影响到逆变器的效率和运行成本。

在进行海上风电场电网建模和分析时，需要首先考虑逆变器的损耗。

为了准确描述逆变器的损耗，可以使用电力系统的等效电路模型。

逆变器的等效电路模型主要包括电源模型、开关管模型和磁性元件模型等。

电源模型用于描述逆变器的输入电源，主要包括直流电源和交流电源。

直流电源负责为逆变器提供直流电，交流电源负责为逆变器提供交流电。

这些电源的模型可以通过实际的测量数据来进行建模和参数估计。

开关管模型用于描述逆变器中的开关管，主要包括开关管的电流特性、电压特性和功率特性等。

开关管的模型可以通过实验测试和数学建模等方法来确定。

磁性元件模型用于描述逆变器中的磁性元件，主要包括变压器、电感和电容等。

磁性元件的模型可以通过实验测试和电磁场仿真等方法来确定。

通过以上的电路模型，可以对逆变器的损耗进行准确的分析和评估。

对于海上风电场电网建模和分析，可以结合实际情况对电路模型进行参数调节和修正，以便更好地反映实际工作情况。

除了逆变器的损耗分析，还需要考虑其他因素对海上风电场电网的影响。

海上风电：面临三大技术难题蔚蓝的大海上,一排排巨大的风机叶片迎风旋舞,远处的机房中,无数信号灯不停闪烁,让人犹如身处科幻世界。

——近期,我国第一座规模化海上风电示范项目,上海东海大桥海上风电场34台3MW风电机组全部成功并入电网,吹响了我国海上风电建设的号角。

“中国新能源产业发展看风能,风能发展前景在海上,海上风能将成为中国风能未来发展方向和制高点。

”一位业内专家对海上风能的重要性如此评价。

在所有新能源中,风能是业界公认的技术上最成熟的绿色能源,而海上风资源储量非常丰富。

今年年初,据国家气象局完成的我国首次风能资源详查和评价,测得我国5米到25米水深线以内近海区域、海平面以上50米高度可装机容量约2亿千瓦。

海上风能的广阔前景让面临可再生能源配额压力的电力巨头展开了激烈争夺。

由于东部沿海,特别是江苏等沿海滩涂及近海具有开发风电非常好的条件,各大电力企业“跑马圈海”成风,中电投、国电、华电、中广核、大唐、华润电力、江苏国信集团、德国索拉CCE纷纷介入。

5月份,国家能源局正式推出的国内首轮海上风电特许权招标项目,无疑是第一声发令枪。

华能、中广核、神华等大型电力巨头都已购买了标书,而各地政府、大小设备制造商、配套商等等市场利益主体也都积极跃身其中,招标结果预计9月底发布。

虽然前景美妙,不过,欲速则不达。

在很多业内人士看来,海上风电犹如一个“早产的婴儿”,在还没有“发育完全”的情况下就匆匆面世,很多方面都潜藏着巨大的风险。

或许,新一轮的产能过剩,将在投资的欢宴中悄然酝酿。

中国能源网首席信息官韩晓平认为,虽然目前海上风电发展前景很好,但其开发难度要远大于陆上风电——海上风力发电技术落后陆上风力发电近10年,成本也要高2-3倍。

同时,海上风电相比太阳能产业技术门槛较高;在电网配套方面,接纳大容量风电的技术还没有突破;与常规电源的利益分摊矛盾尚未解决。

因此,目前进行大规模产业化建设还很困难。

与陆上风电发展相似,技术从一开始就是制约海上风电发展的因素之一。

海上风电场及其关键技术发展现状分析摘要：风力发电属于近些年来世界各国普遍较为关注的一种可再生能源开发方案，这一技术发展速度较快，已经得到了全面落实与开展，而海上风力发电由于干扰较小，并且风力发电量较大，因此广受欢迎与重视。

江苏省具有较长的海岸线，具有良好的风力发电条件。

本文主要针对海上风力发电关键技术进行分析，希望可以起到参考的作用。

关键词：海上；风力发电；关键技术随着现如今非再生能源逐渐稀少，能源问题已经成为人们关注的重点。

能源危机的出现，意味着人们必须要寻找更加合理的能源获取方式，而风力就属于一项较为关键的可再生能源。

通过海上风力发电，可以有效地完成供电，而发展这一类的新能源是我国未来走向可持续化发展的关键途径。

因此，必须要针对海上风力发电技术进行分析讨论，积极优化技术体系，提升工作质量。

一、海上风力发电建设的主要趋势（一）技术整体发展速度较快风力发电不需要消耗非再生能源，同时也不会污染环境，属于一种发展潜力巨大的清洁能源技术，不仅拥有环保效益，同时也具有一定的社会效应。

随着风力发电技术的不断优化与改进，现如今风力发电生产成本也开始逐渐降低，我国各地都开始建设风力发电场。

由于海上风力资源更加丰富，并且风速也更加稳定，因此适合在海上建设大功率风力发电机组，不仅节约用地，同时对环境造成的影响比较小，这意味着现如今我国风力发电技术不断提升与改进。

以江苏省为例，现如今我国江苏省建设了江苏如东海上风力发电场、江苏东台海上风力发电场，都属于主要的海上风力发电场所[1]。

江苏开发风力发电资源具有巨大的优势和好处，可以缓解江苏省一次能源不足、用电荒等问题，更有效的促进地方经济走向发展与改革，因此可以说这一技术属于建设生态大省的一项关键要求。

（二）单机容量提升现如今大型风力发电机组一般都会选择水平轴风力发电设备，这一设备包括风轮、增速齿轮箱、发电机、偏航装置、控制系统、塔架等部件。

大型风力发电机组的单机容量越大，意味着发电能力越强，而对于技术的需求也就越高。

考虑负荷侧特性的海上风电场变流器优化控制海上风电场作为可再生能源的重要组成部分，具有巨大的发展潜力和环境优势。

而作为风电场中关键的转换设备，变流器在转换直流电与交流电之间的作用至关重要。

优化变流器的控制策略可以提高风电场的发电效率和稳定性，同时降低设备的损耗和维护成本。

一、负荷侧特性对风电场的影响负荷侧特性指的是风电场供电系统中负荷的一系列特性，包括负荷需求、负荷功率因数、负荷扰动等。

这些特性的变化直接影响到风电场的电网稳定性和能量转化效率。

1. 负荷需求：负荷需求是指电网对电能的实时需求量。

在海上风电场中，由于离岸远离城市，电能传输成本较高，因此需要根据实际需求灵活调整风电场的发电功率，以保证供需平衡。

变流器的优化控制策略应该能够根据负荷需求进行实时调整，提高风电场的响应速度和稳定性。

2. 负荷功率因数：负荷功率因数是衡量用电设备对电网影响的重要指标之一，它和变流器的功率因数直接相关。

在风电场中，由于负荷功率因数的变化，变流器的输出电压和电流也会发生变化，进而影响到风电场的电流质量和稳定性。

因此，优化控制策略应该能够实时调整变流器的功率因数以适应负荷功率因数的变化，提高整个系统的稳定性和可靠性。

3. 负荷扰动：负荷扰动指的是负荷需求的瞬时变化，例如突然的负荷启动或停机。

这些扰动会对风电场电力系统产生短暂的电流或电压的冲击，从而影响到电网的电压稳定性和风电机组的运行状态。

优化控制策略应该能够实时监测和响应负荷扰动，并通过调整变流器的控制参数，缓解扰动对风电场的影响，提高风电场的可靠性和稳定性。

二、海上风电场变流器优化控制策略为了克服负荷侧特性对海上风电场的影响，提高风电场的经济效益和环境效益，需要优化变流器的控制策略。

以下是一些常用的优化控制策略：1. MPPT 算法：最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking，MPPT）算法是一种通过调整变流器的输出电压和电流来实现最大功率输出的算法。

ISSN 1672-9064CN 35-1272/TK作者简介:沈津(1983~),男,安徽南陵人,学士,福建省三川海上风电有限公司规划部经理助理,2006年开始从事风电项目开发工作。

福建省海上风电开发难点及相关问题探讨沈津(福建省三川海上风电有限公司福建莆田351146)摘要通过总结福建省海上风电项目开发建设的经验,初步摸清福建开发海上风电的难点,并探索相关问题的解决方案,为后续海上风电项目开发建设提供借鉴。

关键词海上风电难点经验福建中图分类号:TM71文献标识码:A文章编号:1672-9064(2020)03-040-02近年来,随着全球能源供应、能源安全和生态环境等问题的日益突出,开发利用可再生能源成为世界各国能源战略的重要途径及实施可持续发展战略的重要方向。

目前,各种可再生能源种类如:生物质能、太阳能、波浪能、潮汐能、洋流能等,开发技术尚不完备,难以实施大规模商业化开发。

风力发电技术相对较成熟、成本较低,具备大规划开发的技术可行性。

与陆地风力发电相比,海上风力发电大规划开发的优势更加突出,海上风电资源丰富、风速风向稳定、开发环境相对简单、与其他规划项目冲突较少、具备连片大规模开发等优势。

因而,近年来海上风电产业发展受到众多沿海国家的青睐。

1福建省风电及海上风电开发现状根据中国可再生能源学会风能专业委员会统计,2018年,全国(除港、澳、台地区外)新增装机容量2114.3万kW ,累计装机容量约2.1亿kW ,海上风电新增装机容量达到165.5万kW ,累计装机达到444.5万kW 。

福建省截至2018年底风电累计装机容量300万kW ,其中海上风电装机容量22.74万kW 。

福建省沿海受台湾海峡“狭管效应”影响,风能资源异常优异,是全国风能资源最丰富的地区之一。

但从福建省风能资源分布图(图1)来看,陆上风能资源丰富区主要集中在沿海地区,是福建省经济较发达区域。

省内平原地区及人口密集地区也主要集中在沿海区域。

福建海上风电开发的难点及问题探究摘要：随着我国能源产业结构调整工作的稳步推进，风电资源开发受到了人们的广泛关注。

福建省位于我国东南部，临近东海，属于亚热带海洋性季风气候，有着丰富的风电资源，因此，福建省应充分利用自身的地理优势，做好海上风电资源开发问题研究，拓展新的能源获取路径。

本文简单介绍福建风电开发现状，认真分析风电开发难点与存在的问题，提出相关的解决对策，以供参考。

关键词：福建；风电开发；难点；问题为实现人类的可持续发展，降低传统能源开发给环境带来的污染，探寻与应用清洁能源是当前世界各国广泛关注的热点。

我国非常重视风电资源开发，鼓励各省份充分利用自身地理优势走出一条能源开发的新路子。

其中福建在海上风电开发上取得一定成效，积累了丰富的宝贵经验。

风电开发是一项需长久坚实的工作，因此，，福建省不能满足于现有成绩，应做好海上风电开发经验总结，尤其认真分析风电开发遇到的各种难点问题，积极采取针对性举措，确保风电开发工作迈向新的台阶。

一、福建风电开发现状福建省风电开发处于我国各省份的前列，据国家统计局显示的数据2021年福建各月份风电开发情况如表1所示：表1 2021年福建省全年各月份风电开发情况其中2021年福建省12月份风力发电状况，如表2所示：表2 2021年福建省12月份风力发电状况从数据中可以看出福建省风力发电取得的成绩显著，而且每个月都处于增长中。

另据2017年3月份《国家能源局关于福建省海上风电规划的复函》中同意福建省海上风电规划总规模1330万千瓦，涉及莆田、漳州、福州等17个风电场，到2020年底，福建省海上风电装机规模达到2000万千瓦以上，到2030年底要达到3000万千瓦以上。

福建海岸线长达3752千米，有着丰富的海上风电资源，截止到2020年底福建上海上风电累积并网76万千瓦，海上风电开发工作稳步推进，在风力发电中所占比例不断增加。

依据规划到2020年底与2030年底福建海上风电装机规模将分别超过200万千瓦，500万千瓦。

海上风电场勘察难点和问题研究摘要：随着全球对可再生能源的需求不断增长和技术的不断成熟，海上风电作为一种清洁、可再生的能源形式，越来越受到人们的关注和重视。

然而，由于其建设条件的复杂性和勘测难度的高度，海上风电场的调查与勘察工作是建设过程中的重要一环，也是一个具有挑战性的任务。

关键词：海上风电场；勘察难点；勘察问题引言：近年来，随着全球对可再生能源需求的不断增加，海上风电场已经成为了一个备受关注的领域。

然而，建设海上风电场也面临着很多的挑战和难点。

随着建设技术的不断进步和完善，海上风电场的勘察和建设已经取得了很大的进展，但是仍然存在很多问题和挑战。

本文将重点探讨海上风电场勘察难点和问题，分析其原因，并提出可能的解决方案。

一、海上风电场勘察工作概述海上风电场勘察工作是指在选址、设计和建设海上风电场前，对风能资源、浅层地质、海洋环境、航道安全、降水量等项影响风机运行和生产的关键因素进行调查和评估的工作。

主要包括风能资源调查：对风场内的风能资源进行统计和分析，确定适宜的风机位置和朝向。

浅层地质调查：对环境中土层、地下水、地形地貌、海底生物等进行详细的调查，确定土壤和地质情况，以评估风机基础和输电线路的设计。

海洋环境调查：对风场所在的海域进行海流、水深、海浪、海水温度等参数的测量和分析，以评估风机的海上安全性和生态环境的影响。

航道安全调查：对风场所在的航线进行评估，确定船只通行路线和避让规则，保证风机的安全和良好的船舶通行秩序。

降水量调查：对风场所在区域的降水量和气象情况进行评估，以保证风机的正常运行和维护。

二、海上风电场勘察难点分析1.海上环境复杂性带来的挑战海上风电场勘察难点之一是海上环境的复杂性带来的挑战。

海上环境复杂，包括海浪、海流、潮汐等因素，这些因素对勘察过程和数据质量都有很大的影响，给勘察工作带来极大的困难。

海浪、海流等海洋动力学因素会导致浮标、锚链等勘察设备在海上移位或断开，从而影响勘察精度。

风能发电技术在海上的应用研究1. 引言近年来，随着全球对可再生能源的需求不断增长，风能发电作为一种清洁、可再生的能源资源，逐渐受到全球关注。

而海上风能发电作为风能发电的重要发展方向，具有丰富的资源和潜力。

本文将重点探讨风能发电技术在海上的应用研究。

2. 海上风能资源的特点海上风能资源的特点主要表现在以下两个方面：（1）风速更高：海上的风速相对于陆地更高，这是由于海洋气候特点所决定的。

高风速能够提供更大的风能转化效率，提高风能发电的产能。

（2）稳定性更好：相比陆地，海上的气候变化相对较为平缓，稳定性更好。

这种稳定性对于风能发电系统的可靠性和稳定运行具有重要意义。

3. 海上风力发电技术概述（1）固定式海上风力发电技术：采用固定式结构将风力发电机组安置在海上，如浅水区浅水基础、深水区半潜式基础等。

这种技术适用于海洋环境较为平静的地区，成本相对较低，维护更加简便。

（2）浮式海上风力发电技术：通过在海上利用浮子等装置，将风力发电机组浮在水面上。

这种技术适用于深海等海洋条件相对恶劣的地区。

浮式技术可以更好地适应海洋动力环境，但相应的成本和维护复杂性较高。

4. 海上风能发电的环境影响（1）生物环境影响：海上风能发电的建设和运营将涉及到噪声、电磁辐射、鱼类迁移、海洋生态系统等各方面的影响。

为了最大限度地减少对生物环境的影响，科学规划和合理布局风电场是非常关键的。

（2）海洋生态环境影响：海上风电设施的建设会对海洋生态系统造成一定的破坏和影响。

如何降低这种影响，是一个亟待解决的问题。

例如，合理选择建设位置、选择对海洋生态系统影响较小的基础类型等，都是优化风电建设对海洋生态环境影响的重要策略。

5. 海上风能发电技术的挑战（1）技术挑战：海上风能发电技术需要更加耐久、稳定、安全的构件和系统。

抗海洋环境腐蚀、提高发电效率等也是需要攻克的技术难题。

（2）经济挑战：相较于陆地风电，海上风电的建设和维护成本较高。

如何降低成本是海上风能发电行业亟需解决的问题之一。

浅谈海上风电发展趋势海上风电是指利用风能在海面上发电，是海洋能源开发的重要组成部分。

随着全球能源结构的调整和环保意识的提高，海上风电逐渐成为可再生能源的重要来源之一。

下面，本文将从政策环境、技术发展和市场需求三方面来谈谈海上风电的发展趋势。

一、政策环境政策环境是海上风电发展的重要保障。

目前，各国政府对于海上风电的支持政策越来越多，包括经济补贴、税收减免、能源法规等。

例如，欧盟在《2020年气候与能源框架》中提出了到2020年将可再生能源占总能源消耗比例提高至20%的目标；英国政府制定了海上风电发展计划，力争到2020年实现24GW的海上风电装机容量；中国在《“十三五”规划》中也提出发展海上风电，力争到2020年实现5GW的海上风电装机容量。

二、技术发展技术发展是海上风电发展的关键驱动力。

目前，海上风电技术已逐步成熟，风机组容量逐年提升，海上风电的经济性不断提高。

未来，海上风电技术将朝着以下方向发展：1. 提高风机组容量：目前，世界上最大的海上风电机组容量已经达到12MW。

未来，随着技术的进一步提升，风机组容量有望进一步提高。

2. 降低成本：目前，海上风电的建设成本和运维成本较高，限制了其发展速度。

未来，随着技术的进步和经济规模的扩大，海上风电的成本有望降低。

3. 安全性提高：海上风电建设和运维存在较大风险，需要加强安全保障。

未来，随着技术的发展，海上风电的安全性有望进一步提高。

三、市场需求市场需求是海上风电发展的重要推动力。

随着全球经济的发展和环保意识的提高，清洁能源市场需求不断增加，海上风电市场潜力巨大。

未来，海上风电市场有望朝着以下方向发展：1. 国内市场趋势：目前，中国海上风电发展迅速，海上风电装机容量年均增长率超过100%。

未来，随着国内经济的发展和环保意识的提高，中国海上风电市场潜力巨大。

总之，海上风电具有广阔的市场前景和巨大的发展潜力，随着技术的不断进步和政策的逐步完善，海上风电将成为未来清洁能源的重要来源之一。