风力发电被喻为垃圾电，为什么还大力推广风电呢？其实原因很简单 根据发电方式的不同，电力来源可以大致分为两类。一类是可以提供稳定输出的电力，如火电、水电和核电。这些能源具有调控电力输出大小的能力，使得它们在电网中扮演着基础和调峰的角色。 另一类则包括依赖自然条件的光电和风电，这些能源的输出不仅不稳定，而且受天气和其他环境因素的影响较大。 光电和风电作为可再生能源，在减少环境污染和降低碳排放方面发挥着重要作用，但它们的发电量受限于自然条件。例如，太阳能发电依赖于日照，而风力发电则依赖于风速。 在比较中，风电的输出波动性更大，特别是陆上风电，受地形和地貌的限制较大，其发电效率和稳定性通常不如海上风电。 海上风电因其建设在海域，能够利用更为稳定和强劲的海风，但相应的投资和建设成本也远高于陆上风电。这种成本上的增加主要来自于建设和维护在复杂海洋环境中所需的技术和设施。 另一个关键的技术挑战是风电的并网问题。风力发电的输出波动可能对电网的稳定性构成挑战，尤其是在大规模并网时。电网系统必须能够处理这些电力输出的不确定性，以避免潮流冲击等问题，这些都可能对电网的运行安全与效率产生影响。 而低电压穿越能力（Low Voltage Ride Through, LVRT）是风力及光伏发电系统在面临电网电压短暂下降时保持运行不脱网的一项重要技术。这一能力不仅使发电系统能够在电网故障后迅速恢复正常运行，还能在故障期间为电网提供必要的无功功率支持，有助于电压的快速恢复。 风电与光伏发电系统的低电压穿越功能主要依赖于其内部的技术配置，特别是与系统保护和控制策略有关的部分。 在电网发生故障时，如果电压降至正常水平的15%至75%，系统必须在很短的时间内（通常为100毫秒至1秒）调整运行策略，以避免因电压恢复后的大规模并网而对电网造成进一步冲击。 具体来说，230千伏或更高电压等级的线路在遭受故障时，系统可以在约120毫秒内（即6个电网频率周期）内自动隔离故障，而不中断发电机组的运行。 在技术实现上，低电压穿越功能涉及两类关键算法：拓扑模型和控制算法。拓扑模型算法主要用于评估和模拟在电网运行中各种设备的相互作用及其对电压稳定性的影响。 这种算法可以预测在特定电网故障情况下，电压变化对发电机组的具体影响，以及如何调整系统参数以适应这些变化。而控制算法则直接参与到风力发电机组和光伏系统的运行控制中，确保在电压下降期间能够调整其输出，提供必要的无功功率，维持电网稳定。 风电和光电虽然被某些批评者称为"垃圾电"或因其不稳定性而受到质疑，但从长远来看，推广这些绿色能源是解决环境问题的必要步骤。它们的环保特性和对化石燃料依赖的减少，是其被广泛推广的重要原因。 一项核心的发展方向是提升风电的并网技术。当前，风电面临的一个主要问题是产能过剩而难以有效输出，部分原因在于并网技术尚未完全成熟，导致风电在电力市场中的竞争力不足。 因此，技术创新成为解决这一瓶颈的关键，如通过改进风力发电机设计、提升智能电网的调度能力等方法，可以有效增强风电的输出稳定性和市场竞争力。 此外，针对风电输出问题，抽水蓄能被视为一种潜在的解决方案。然而，这一方案在实际应用中存在局限性，特别是在缺水的荒漠地区，抽水蓄能的实施难度较大。这就需要探索其他替代方案，以确保风电能够在各种地理环境中有效利用。 另一方向是探索风电与其他产业的协同发展模式。光伏产业的发展提供了一种可能的模式——农光互补，即在光伏板下方进行农业种植，既保护了土地资源，也增加了经济效益。 类似地，风电项目可以考虑与当地的农牧业结合，如在风电场周围进行畜牧业活动，既不影响风电机的运行，又能提高土地使用效率。这种模式不仅有助于提升风电项目的社会和经济价值，还能促进地方经济的多元化发展。 总之，风电作为未来能源系统的关键部分，其发展策略应着眼于技术创新与产业协同，通过多元化解决方案，提高风电的经济性和社会接受度，确保其在全球能源转型中发挥核心作用。 参考资料：楼振飞主编. 《能源大数据》 2016