抽水蓄能與風電聯合運行互補性分析摘要：風能是一種可再生能源，將其用于發電，再加上燃料消耗減少，可減少污染。但是風力發電存在很多問題，比如風力發電的滲透率提高，可能會影響電網的安全性。對于風力發電，存在斷續性、波動性、逆向運行等特點，電壓波動和頻率波動等問題，對系統穩定運行和電能質量產生了不利影響。因此，研究風電并網后的最優規劃對于解決上述問題至關重要。關鍵詞：抽水蓄能；聯合運行；風力發電引言我國關于風電與抽水蓄能聯合運行模式的研究起步較晚，目前處于快速發展階段，國外相對來說在這方面的研究較多。對優質調峰電源的比重需求有所增加例如現階段成熟先進的抽水蓄能技術。抽水蓄能電站啟停迅速，運行方式切換靈活，可彌補風電反調峰特性，提高了電網運行經濟性。1風電與抽水蓄能聯合運行原理1.1抽水蓄能的工作原理抽水蓄能電站的原理就是一個能量轉化的過程，其過程如圖1所示，在電網負荷低谷時，將水從下水庫通過壓力水管輸送到上水庫貯存起來，在電網用電高峰期，再將儲存在上水庫的水放出來，用來發電，以滿足所需求的供電量，就這樣循環往復地工作。圖1抽水蓄能電站原理圖1.2風力發電的工作原理風力發電的原理是自然風吹過來經過風車，帶動風車的葉片轉動，風車轉動產生機械能，經過齒輪箱，齒輪箱中有低速轉軸和高速轉軸，經過轉軸加速，然后經過雙饋發電機，轉變為電能，再通過變換器之后，將電能輸送到電網。1.3聯合運行的意義風是由于太陽輻射到地球而引起的自然現象。風能是廉價的清潔的可再生能源。隨著科技的進步、人類的發展，人們對能源的需求量急劇升高，不可再生能源例如化石能源等越來越不能滿足人類需求而且對環境污染嚴重，所以人們對于清潔可再生的能源極為需求。風能不會污染環境，而且地球上的風能蘊藏量也很大，所以風能的開發利用應運而生，隨著研究的不斷深入發展，風能已經被大規模地開發利用。而且近年來風電裝機容量急劇升高，很多的國家都出臺相對的政策來開發利用風能以代替其他的不可再生能源，但是隨著對風能需求量以及開發量的增多，風能的劣勢也逐漸體現了出來。人們認識到自然風會受到很多條件的制約，而且風力發電受到的制約更大，例如風的強度和方向、氣候、溫度、天氣以及風電場所處的地理位置等等，導致了風力發電的輸出功率具有間歇性、隨機變化性、不確定性、難以預測性和波動性等特點，大大限制了對風能的開發利用，而且給風電的管理運營等造成了很多不便，還會帶來經濟上的損失和安全上的隱患。所以為了提高風力發電的可靠性風能這些劣勢亟待解決。抽水蓄能電站是一種可再生能源，而且對環境效益有益還能起到很好的調頻、調相、調峰等工作。對于風電的劣勢也能有很好的補充調節作用，因此需要抽水蓄能電站來配合風電場發電，提高其輸出功率的穩定性和連續性。1.4抽水蓄能-風電聯合運行的原理含風電和抽水蓄能的聯合運行模式主要有以下三種運行方式：1）將全部的風電都用來給抽水蓄能電站抽水。當風電場的輸出功率需要全部用來抽水時，打開開關d,關閉開關c。當有剩余的電量時，將b打開，抽蓄電站可以用多余的電來抽水；閉合開關a,使抽蓄電站來帶負荷。2）風電場的電量全部輸進電網。將開關c閉合再將d關閉，風電場的電量將全部用來輸進電網。3）其中的一部分輸入到電網，另一部分供抽水蓄能電站抽水。將開關a打開，僅用抽蓄電站來滿足系統負荷的要求，當滿足系統負荷有剩余電量時，打開開關b。當風電的出力情況不足以滿足可接受的風電的上限的時候，閉合d；當可以滿足可接受的風電的上限的時候，閉合d,將負荷系統所需要的電量輸入到電網中去，再打開開關c,將滿足系統負荷后多余的電量輸入到抽蓄電站。1.5有效措施與優勢關于把大比重的風電輸入電網會影響電網的供電質量等問題，如果只是減小或阻止風電在電網中的加入比重值，或者直接調大風機的功率的話不能解決其根本性問題，正確的方式是，可以構建一個蓄能系統，其理念是將風電在某種形式上輸入電網和儲蓄起來的方式，確保能為電網穩定進行供電。現如今，對風電具有蓄能作用的形式大概有如下五種：水力蓄能、超導磁力蓄能、流體電池、壓縮空氣蓄能和電解水制氫。其中的“風電-抽水蓄能聯合運行系統”形式已經被充分利用起來了。比如：西班牙國家就已經將風電-抽水蓄能聯合運行理念進行利用了，它在對ELHierro島和Canary島進行風能資源開發的時候,同時建立了抽水蓄能電站，完成了對“聯合運行”的運用。位于前列的德國、丹麥和美國等國家，也都已經將此理論應用到實例工程中了。因此，各界人士對抽水蓄能電站的優點進行了綜合性的總結，主要包括：對電網負荷變化的反應迅速且調節力好，能量儲存和轉換的容量較大且效率高，調峰、填谷、調頻、調相和事故備用的運行性能良好，建設技術成熟的情況下且成本相對較低，強迫停止運行的發生情況低，總體運行安全系數高和平衡度保持良好和供電的質量高。所以，對“風電-抽水蓄能聯合運行系統”理論的良好運用，即具體運行內容是指：把大比重的風電，轉換成電能輸入在電網中，且能保證高質量的供電；當電網的負荷在最低值的時候，能夠把多出的風電轉變成水能的儲蓄的方式，即能防止風機棄荷的情況出現，在供電質量確保的情況下，加強對風能資源的利用率和逐步達到其最大化。2抽水蓄能及與風電組合運行2.1具體內容抽水蓄能電站在運行的后半部分儲存電網中多余的能量，將其轉化為水能，然后作為調頻能量進入電網。當網絡達到最大值時。簡而言之，這是關于余出的電能轉換成具有規劃性能和能源儲備能力的高質量發電廠。因此，它的優點和集成使這種聯合操作模式成為調節電網頻率調制的重要因素。2.2有效的運用結論目前來說，我國尚處于對聯合運行系統的初步設計和研究的階段，而于風電資源開發技術位于前茅的國家來說，已是成熟研究與實踐運用過程了，得出了以下總結以國內加以借鑒，包括有：風電在直接輸入電網的過程中存在一定風險，而風電-抽水蓄能系統的聯合運行理論，是把超出比重的風電進行抽水式存蓄，而在負荷值達到最大時，優先使用存蓄的蓄能進行發電的一種有效的技術路線；優化計算和運行分析，同時對峰谷電價差異進行分析和考慮，是完全經濟的；當專門探討這些島嶼時，提出了為島嶼風能開發可再生資源的可能性，其有效戰略是參照聯合操作系統；與傳統風力系統的問題和缺點相比，與過去一年相比，組合操作系統可以將電費收入增加到每天15萬元左右。總結表明，二者在經濟效益和社會效益上還存在較大差距，對聯合運行系統的深入探究和普遍使用已成必然的發展趨勢。結語風電-抽水蓄能聯合運行系統加以利用和研究分析需要各地區組織引以重視。尤其是一些風能資源相對而言較豐富的地區，推動風