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风电利用效率和风电消纳是业界长期存在的难题,涉及的原因复杂多样,而优化风电系统,提高风电机组运行效率,增大投入产出比,在一定程度上可以缓解风电利用效率不高、“弃风”等顽疾,也为风电机组更为稳定长久的运行创造条件。
效益最大化是风电系统优化前提
从国内已建成的风电场来看,几位专家指出,其实际运行效果往往低于设计的指标。例如,国际上风电场效率可达到95%~98%,而我国只有约75%。产生这一情况的原因有很多,包括风电场设计时风资源评估结果与实际的偏差,但其中一个主要原因是对风电机组的选型优化较为粗糙。
风电系统的优化是风电开发中的一个重要环节。首先涉及到风电机组的优化选型,这需要根据风电场的具体情况,结合风电机组的功率特性,以及一些特定条件,比如台风、温度等,综合考虑。华北电力科学研究院副总工程师范伟等专家认为,目前风电机组优化选型中,一般以容量系数、发电量、单位千瓦扫风面积等技术经济指标作为优化目标,再建立相应模型进行分析,从而在现有机型中作出选择,实际上,这些方法应该从风电场整个寿命周期的效益最大化角度进行考虑。
风电系统的优化,其实从风电发展一开始就受到关注,也可以说是风电最基础的一个方面。优化风电机组及其系统的运行、控制、维护等等,使其获得更高的效率,产生更大的效益,始终是业界致力的主要目标之一。
近期海上风电呼声很高,但它同样离不开系统优化。据中国科学院院士王锡凡介绍,海上风电系统包括风电机群、集电系统和输电系统,从内容上看,海上风电系统优化规划包括系统评估、优化模型与算法,从规划层次看,海上风电系统优化规划可分为三个层次:风电机组布局优化、集电系统网络接线规划、输电系统规划。优化的目标是综合经济效益最优,而综合经济评估主要包括成本核算、收益分析、网损及可靠性评估等。
三个层次的优化重点各有不同。王锡凡指出,风电机组布局优化以收益分析为主,集电和输电系统规划以成本核算为重点。比如,风电机组布局优化是指在给定风电场区域、风能情况、风电机组台数和型号后,优化各台风电机组的布局位置,使尾流效应的影响尽可能降到最低。
但在王锡凡看来,当前海上风电系统 规划尚未形成完整体系,可靠性评估较为粗略,缺乏完善的评估方法与指标,适用于海上风电系统规划的优化方法还需要探索。
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