分布式风力发电应用原理

应用场景

分布式风力发电系统主要运用领域:可在农村、牧区、山区，发展中的大、中、小城市或商业区附近建造，解决当地用户用电需求。

折叠解决方案

分布式风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。系统主要由风力发电机、蓄电池、控制器、并网逆变器组成，依据现有风车技术，大约是每秒三米的微风速度(微风的程度)，便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电不需要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染。

折叠方案特点

1、环境适应性强，无论是高原、山地，还是海岛、边远地区，只要风能达到一定的条件，都可以正常运行，为用户终端供电。

2、分布式风力发电系统中各电站相互独立，用户由于可以自行控制，不会发生大规模停电事故，所以安全可靠性比较高。

3、分布式风力发电可以弥补大电网安全稳定性的不足，在意外灾害发生时继续供电，已成为集中供电方式不可缺少的重要补充。

4、可对区域电力的质量和性能进行实时监控，非常适合向农村、牧区、山区，发展中的中、小城市或商业区的居民供电，可大大减小环保压力。

5、输配电损耗很低，甚至没有，无需建配电站，可降低或避免附加的输配电成本，同时土建和安装成本低。

6、可以满足特殊场合的需求，如用于重要集会或庆典的(处于热备用状态的)移动分散式发电车。

7、调峰性能好，操作简单，由于参与运行的系统少，启停快速，便于实现全自动。

折叠技术种类

风力发电从技术角度可以分为恒速恒频和变速恒频两种类型。

1、恒速恒频技术

当风力发电机与电网并联运行时，要求风力发电机的频率与电网频率保持一致，即恒频。恒速恒频指在风力发电过程中，保持发电机的转速不变，从而得到恒定的频率。采用的恒速恒频发电机存在风能利用率低、需要无功补偿装置、输出功率不可控、叶片特性要求高等不足，成为制约并网风电场容量和规模的严重障碍。

2、变速恒频技术

变速恒频是指在风力发电过程中发电机的转速可随风速变化，通过其他控制方式来得到恒定的频率。

变速恒频发电是2O世纪70年代中后期逐渐发展起来的一种新型风力发电技术，通过调节发电机转子电流的大小、频率和相位，或变桨距控制，实现转速的调节，可在很宽的风速范围内保持近乎恒定的最佳叶尖速比，进而实现追求风能最大转换效率;同时又可以采用一定的控制策略灵活调节系统的有功、无功功率，抑制谐波、减少损耗、提高系统效率，因此可以大大提高风电场并网的稳定性。尽管变速系统与恒速系统相比，风电转换装置中的电力电子部分比较复杂和昂贵，但成本在大型风力发电机组中所占比例并不大，因而发展变速恒频技术将是今后风力发电的必然趋势。

折叠实际运用

变速恒频技术因其利用风能充分、控制系统先进、灵活而成为风电技术的主流。在实际利用中，分布式风力发电一般与其他发电形式相互组合，例如风力发电同太阳能发电相组合形成的风光互补发电系统;风力发电同柴油机组发电组合形成的"风油"发电系统;还有三者共同组合成的"风光油"发电系统。

风光互补发电系统不同地区根据各自不同的特点选择适合自身条件的组合形式，充分利用环境优势发展新型能源。尤其值得关注的是"风光"组合发电系统，使用纯天然、无污染的风能和光能发电，代表着分布式发电技术的未来发展方向。从严格意义上来说，风能也是来自于太阳能，是太阳对地球大气造成影响产生的气流，无论是在时间还是在空间上，二者都有着很强的互补性，太阳能光伏发电技术和风力发电技术在环境适应性上不相上下，都适合建立分布式发电机组，二者组合拥有良好的匹配性，在未来很长一段时间里会成为引领可再生能源开发的趋势潮流。

从风能资源的地域分布上看，越是位置偏远、人烟稀少的地方风能资源就越丰富，而这些地方无论是交通成本还是常规电网供电成本都相当的高，由于人口稀少，用电负荷普遍不高，在这些地区周边发展风力发电，能够充分利用好丰富的风能资源，除供应周边居民用电外，还可以接入大电网支持周边城市的电网供应。

折叠风机应用

考虑到分布式发电系统的安全性、可靠性、经济性与适用广泛性的要求，需要风力发电机有较宽的工作风速范围(3-25m/s)，在不稳定的自然风况中，能可靠运行并有良好的电能品质，能捕获最大风能以提高发电效率、降低单位功率发电成本。

大型风力发电机以上技术在大型风力发电机中得到了较好的解决，例如，为捕获最大风能，大型风力发电机主要通过两个阶段来实现。在额定风速(14m/s)以下时，通过调节发电机反力距使转速跟随风速变化，在高于额定风速时，通过变桨距系统使系统输出功率稳定。所谓变桨距指安装在轮载上的叶片通过控制改变其风源WP-5000A风力发电机桨距角的大小，定桨距是指桨叶与轮载的连接是固定的，桨距角固定不变，即当风速变化时，桨叶的迎风角度不能随之变化。

中小型风力发电机在中小型风力发电机方面，面向分布式发电的高效、可靠、低成本、大功率(5-50kW) 的并网型变桨距中小型风力发电机，输出功率不会因风速大于额定风速而下降。从分布式电源本身入手提高电能质量。如风源WP-5000A风力发电机，额定功率:5000瓦，最大功率:6500瓦，启动风速:0.2米/秒~0.4米/秒，额定风速:12米/秒，工作风速:1.8米/秒~25米/秒，当风速大于额定风速12米/秒时，其输出功率仍然向上平缓上升，所获风能并没减少，发电效率高，非常符合分布式风能发电的要求。

折叠编辑本段影响

1、分布式风力发电对电网规划的影响

分布式发电的引入使得配电网的结构发生根本性变化，主要表现在分布式发电的引入使传统的配电网络规划、运行(如无功补偿、电压控制等)发生彻底改变，配电网自动化和需求侧管理的内容也需要重新加以考虑，分布式电源之间的控制和调度必须加以协调。

配电网规划是动态规划问题，其动态属性同其维数密切相关，配电网本身节点数非常多，系统增加大量分布式发电机节点使得在所有可能网络结构中寻找最优网络布置方案更加困难。因此，系统运行规划者必须准确评估这些影响，寻求精确的负荷预测和合适的优化方法，并给出DG最优位置和容量以保证含DG的配电系统运行安全性和经济性。

2、 分布式风力发电对电网调度的影响

中国地区电网的电源接入的网架有限，大量分布式电源接入配电网将给电网的电源平衡带来难度。一般地区电网的负荷主要为民用负荷，因此负荷的峰谷差较大，风力发电的随机性、反调峰性给电网的调峰以及常规火电机组的开机方式安排增加了难度，必须做到尽可能多地接纳风电电力，同时保证火电机组运行的经济性。

3、分布式风力发电对继电保护的影响

大多数配电系统其结构呈放射状，采用这种结构的主要目的是为了运行的简易性和线路过电流保护的经济性，当配电网中接人了分布式电源之后，放射状网络将变成遍布电源和用户的互联网络，潮流在变电站母线与负荷点间不定向流动，这对配电网原有的继电保护将产生较大影响。

折叠编辑本段发展意义

1、 分布式风力发电是解决我国环境污染和保障我国电力安全的重要途径之一。

我国是人口大国，也是能源消耗大国，随着经济的发展对电能的需求愈加迫切，传统的火力发电已经很难满足社会的电能需求，而且日益突出的环境问题也不适合再大力发展以燃煤为主的火力发电。放眼全球，能源紧张已经成为困扰世界各国的一大难题，能源安全成为新的国际问题。在这种背景下，大力发展可再生能源成为解决这一难题的有效途径。分布式风力发电技术投资小，见效快，无二次污染，系统运行安全可靠，是解决我国环境污染和保障我国电力安全的重要途径之一。

2、 分布式风力发电是发挥分布式风力发电供能系统效能的最有效方式。

分布式风力发电除直接向终端电能用户提供电能外，还可以将分布式发电供能系统以微网的形式接入电网，与大电网并网运行，相互支撑，在电能利用结构上，有效调节用电峰谷，减轻用电高峰期电网负荷压力，促进电能资源的优化配置，是发挥分布式风力发电供能系统效能的最有效方式。

3、采用分布式发电技术实行离网发电可以有效解决边远地区的用电难题。

在众多的可再生能源中，风电资源是目前应用最为广泛、技术条件最完备、投资成本与产出比例最高的一种，随着分布式发电与供能技术的发展，风能与太阳能等可再生能源作为分布式电源并网发电是必然趋势。我国风能资源分布广泛，很多地区都具备利用风能建设分布式风力发电厂的优良条件，当前应当大力发展可再生能源，加大对相关科学研究项目的投入力度，提高风力发电装备制造水平，对分布式发电系统与接入电网并网运行相关控制技术加快研究步伐，尽快优化电网运行结构，提高电力资源的利用率。

行会对传统电网的运行稳定性和整个电力系统的系统控制和继电保护带来一定的影响，所以相关的微网运行控制技术和关键的电子设备研发技术一定要研究成熟。分布式风力发电机按照机组容量可以分为大型风力发电机组与中小型风力发电机组。我国幅员辽阔，边远地区架设输送电网路十分艰难，采用分布式发电机组实行离网发电可以有效解决边远地区的用电难题。