張松剛表示,海上風力發電悄然興起,并將成為重要的能源形式。在上海世博會期間,上海東海大橋海上風電場已經順利并網投入使用。
“風力發電場正從內陸及大陸沿海逐步往海上發展,目前海上風電場已成為全球發展風電的熱點。”許浩平指出,“這主要是因為海上風力資源豐富,更大單機容量機組的安裝比陸上更容易實現。”
智能動態控制風電系統
盡管世界各地都如火如荼地展開風力發電場的建設,但是風力發電是低密度能源,具有不穩定性和隨機性的特點,使風力發電設計面臨諸多挑戰。
“風能的利用最終取決于與電網并網的實現,而實現并網最主要的要求就是輸出頻率、電壓和相位要保持與電網一致,”許浩平解釋,這一要求在恒定的風速和風力下是比較容易實現的,但現實是風速和風力都在不斷變化,因此如何將多變的風力電能轉換成穩定的電能是風力發電系統的關鍵環節。“風電早期均采用變槳距和變速箱等技術來實現,但現今主流技術主要以智能控制技術為主。”

陸磊:風力發電主要挑戰來自風電系統動態控制。
ADI Processor-DS亞洲業務區域經理陸磊認為,風力發電的主要挑戰來自風電系統動態控制。由于風無時無刻不在變化,為了最大限度的利用風能,提高風力發電的效率,必須要對風力發電系統進行實時的控制。
陸磊說:“對于發電系統,大多數系統設計的任務是執行實時控制算法,因此大多數的控制系統采用了高性能的處理器或DSP,其中所用的DSP要能夠滿足一系列需求。”
他表示,ADI的浮點處理器特別適合用于應對風電控制算法的復雜性。其中SHARC浮點處理器作為核心算法處理器為業界提供了一種可行的解決方案,來滿足設計風力發電系統的所有關鍵需求。除了能解決上述的挑戰,SHARC處理器還使開發人員可以用一種非常靈活的方式將內部存儲器分為數據和程序存儲器,使應用程序能適應未來需求的變化而無需改動硬件。
此外,他還提到,對必須在100微秒或更少時間內執行的實時處理運算而言,速度也是一個關鍵因素。另外,風電系統的必要條件是充足的處理器內存,以避免造成處理延遲的等待狀態。“此外,內部存儲器可減少外部器件的數量,能最大限度地減少電路板設計中的EMI問題。”陸磊強調。
此外,張松剛還提到成本和價格因素也是阻礙風力發電增長的主要原因之一。“風電開發最大的瓶頸之一就是一次性投入巨大,單位成本較火電、水電高。” 此外,長期維護也是一個不小的負擔。張松剛指出,風力發電在實際開發過程里還受其它一些因素的制約,如風電場建設須綜合考慮交通、地質、環境保護、與電網的連接條件等因素等。
智能電網有望打破風電瓶頸
風力發電對改善能源結構、提高多種復合能源的利用率起到了關鍵作用,但風力發電,特別是大規模的風力發電一旦實現并網運行將會給傳統電網帶來很大影響。
風電本身是一個間歇性不可控的能源,并入傳統電網之后,整個能源系統都要進行相應的調整。隨著風電單機容量的提升,發電峰谷差也逐漸加大,給發電調度和電網安全造成更大的沖擊。
張松剛分析,首先由于風力發電的原動力不可控,發電輸出的電能具有波動性和間歇性,當風力發電并網規模達到一定程度是將會改變電網的潮流分布,傳統電網的潮流控制將發生重大改變,會直接影響電網的穩定性。其次,由于風力發電的不確定性,所帶來的風能功率的波動性而使得電網電能質量的下降。
“風力發電與太陽能發電一樣也會有孤島效應,采用傳統的電網保護及測控設備都無法滿足要求,需要更新型的電網保護及控制設備;風力發電也需要更多的儲能設備加入電網。”張松剛強調,傳統電網很難滿足大規模風力發電的并網接入,發展智能電網將是非常迫切的。
風力發電并網難的困境,導致大部分的風力發電設施在夜間風力發電高峰期停運,傳統電網缺少消化和輸送能力白白浪費了大量能源。風力發電場占用土地資源廣,因此目前中國大部分風電場建造在偏遠地區。許浩平指出,風電場所處地區配電網較落后,給風電并網造成一定困難。
而智能電網可以有效地優化電網調度、合理配置電源輸送、增強電網抗故障能力,因此智能電網被視為打破風電瓶頸的突破口。