風力發(fā)電機所發(fā)的電能輸送上岸后，距離我們的現(xiàn)實生活還有一步之遙，那就是不得不面對的“風電并網(wǎng)”問題，即如何才能匯入可供我們直接使用的電網(wǎng)中。

廣義上講，“風電并網(wǎng)”中的“網(wǎng)”指的是包含發(fā)電、變電、傳輸?shù)恼麄€電力系統(tǒng)。

接入電網(wǎng)要安全可控


作為一種清潔的可再生能源，風力發(fā)電優(yōu)點眾多，可是在實際應用中并非一帆風順。由于風能、太陽能等新能源的波動性和預測的不確定性，占比越來越高的新能源接入電網(wǎng)后，將存在一定的運行風險。這也是全球新能源產(chǎn)業(yè)面臨的共同挑戰(zhàn)。

由于電網(wǎng)運行中可能出現(xiàn)一些意外的事故，會造成短時(100～200毫秒)的參數(shù)波動。面對這種小波動，風力機需要具備一定的抗干擾能力，才能繼續(xù)保持穩(wěn)定供電。然而在我國的風力發(fā)電歷史上，在2008—2011年曾經(jīng)發(fā)生過一些大規(guī)模風電脫網(wǎng)事故。經(jīng)過對事故的分析調(diào)查，發(fā)現(xiàn)主要原因是風力機的低電壓穿越能力不合格。

低電壓穿越是風電并網(wǎng)中最難以實現(xiàn)的核心技術，早期的新能源發(fā)電設備大多數(shù)都過不了這一關。以前我國風力發(fā)電機的裝機量少，即使偶爾有幾臺風力機脫網(wǎng)也不會對電網(wǎng)造成多大的影響，并未引起重視。然而，在短短幾年中，我國的風電事業(yè)發(fā)展勢頭迅猛，裝機量越來越多，發(fā)電量開始在電網(wǎng)中占有一定的比例了，可是這種能力卻沒有及時跟上。一旦大規(guī)模脫網(wǎng)，就會造成嚴重的后果。這好比十個人一起抬一根木頭，若中途有一個人撒手，其余的人還能扛過去。如果有五個人同時撒手，剩下的人就都抬不動了。

為此，國家能源局、國家電力監(jiān)管委員會分別制定了多種防范措施，于2011年6月發(fā)文要求之前建造的不具備低電壓穿越能力的風電場必須在一年之內(nèi)完成改造，使其符合安全并網(wǎng)運行的要求，并取得檢測認可。新的風力發(fā)電機必須具有低電壓穿越能力的檢測認可，才允許安裝。

高效消納風力發(fā)電

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近年來，風電機組的裝機量屢創(chuàng)新高。如何更高效地消納風電，成為風電業(yè)界關心的焦點。

風預測系統(tǒng)可以對風電場的發(fā)電功率作出短期至中長期的預報，為電力系統(tǒng)實時調(diào)度提供依據(jù)

以前，人們對風電的利用充滿了隨機性，完全處于“等風來”的狀態(tài)，非常被動。風力發(fā)電自身的波動性和不確定性會給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行帶來不利的影響，而風功率預測技術正是解決這一挑戰(zhàn)的有效工具。風功率預測技術是根據(jù)風電場基礎信息、運行數(shù)據(jù)、氣象參數(shù)以及數(shù)值天氣預報等數(shù)據(jù)，建立數(shù)學模型，對單個場站或區(qū)域場群于未來一段時間的輸出功率進行預測的技術。它將未來的風電出力在一定程度上量化，為“實時平衡”提供決策依據(jù)，有效支撐電網(wǎng)的調(diào)度。

中國電力科學院建立了國內(nèi)首個面向電力生產(chǎn)運行的電力氣象預報與發(fā)布中心，與氣象領域的國際機構(gòu)建立了長期的合作關系，針對風電場所在區(qū)域地形和氣候特征，定制了高精度的數(shù)據(jù)產(chǎn)品。目前，風電工程師研發(fā)了次日0～72小時內(nèi)的中長期風功率預測，和0～4小時的超短期功率預測系統(tǒng)，分辨率為15分鐘。風電并網(wǎng)實現(xiàn)了初步的可預報、可調(diào)控，能為電力系統(tǒng)實時調(diào)度提供依據(jù)。

儲能技術有待開發(fā)

盡管目前還沒有一種經(jīng)濟有效的方法來儲存電能，但是為了擴大新能源的使用范圍，世界各國都在積極探索更好的儲能技術。假如風電場之外的電網(wǎng)發(fā)生故障，儲能技術可以在最短的時間內(nèi)提供電壓的支撐，從而有效地保證電網(wǎng)運行的平穩(wěn)性。

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如果風力發(fā)電、太陽能發(fā)電等新能源不直接接入電網(wǎng)，而是間接接入儲存能量的設施中，就不用考慮與用電負荷實時平衡的調(diào)度問題了。當需要能量的時候，便能由儲能設備立刻輸出能量。在近些年的技術發(fā)展中，儲能技術的發(fā)展也越來越快，逐漸發(fā)展出幾條主要的儲能路線：超級電容器儲能、超導儲能、蓄電池儲能、壓縮二氧化碳儲能、氫燃料罐電池儲能、抽水儲能等技術。以上每種儲能技術的優(yōu)缺點各不相同，目前還處于積極地探索之中。