3.3.2 柔性交流输电技术

柔性交流输电(FACTS)是将电力电子技术、计算机处理技术和控制技术等高新技术集中应用于高压输变电系统，对输电系统的主要参数进行灵活快速的适时控制，以期实现输送功率的合理分配，降低功率损耗和发电成本，大幅度提高系统稳定和可靠性，以提高输配电系统的可靠性、可控性、运行性能和电能质量，获取大量节电效益的一种新型综合技术。

目前主要的FACTS装置有静止无功补偿器(SVC)、静止同步补偿器(STATCOM)、可控串补补偿器(TCSC)、静止同步串联补偿器(SSSC)、综合潮流控制器(UPFC)、线间潮流控制器(IPFC)等。这些装置在风电的接入中能够起到非常关键的作用：能够增加线路的输送容量;增加系统的稳定性;改善风电引起的电能质量问题。

3.3.3 电压源型高压直流输电技术(VSC-HVDC)

目前投运的绝大部分风电场包括大部分海上风电场都采用交流输电，这主要是由相对较小的风电场规模和较短的离岸距离决定的。随着风电场规模的增大和偏远地区风能资源以及海上风电的不断开发，交流输电的劣势逐渐凸显，如损耗会大幅度增加以及随着输电距离的增加，电缆的两端都需要安装动态无功补偿装置等。此时，适宜采用高压直流输电技术用于风电场的接入和风电的输送。

电压源型直流输电是基于IGBT的电压源换流器技术的一种新型直流输电技术。具有以下优点：

1.VSC-HVDC换流站的有功和无功功率可以独立控制，运行区间可以达到四个象限，有利于提高系统稳定性。

2.VSC换流器为无源逆变，对受端系统没有要求，故可用于向小容量系统或不含旋转电机的系统供电。

3.可快速独立地控制有功、无功，并可保持电压基本不变，使电压、电流基本能够满足越来越高的电能质量要求，改善了传统高压直流输电易产生的谐波污染、电压间断、波形闪变等电能质量问题。

4.不会出现换相失败故障。避免了受端系统出现持续几个周期的短时电源中断，提高了受端系统的电能质量。

VSC-HVDC的主要劣势表现在三个方面：①换流站价格高，大约为相同容量交流变压站的10倍;②换流站损耗较高，换流器的损耗是主要原因，与输电距离关系不大;③输电容量有限，VSC-HVDC的输电容量由于半导体器件的限制远远小于LCC-HVDC，目前最大容量仅能做到约50万kW。因此VSC-HVDC随着输电距离的增大而更具有吸引力，尤其适用于偏远地区风电和海上风电并网系统。

第四章 适应风电发展的现代储能技术

4.1 储能的意义

储能是一种综合性资源，能够促进各种类型的资源优化，是能源发展的一种战略选择对风电并网来说，储能可以有助于解决以下问题：

1.作为需求侧管理的一个手段。改善风电波动性影响的一个重要方面是通过激励或控制来时需求曲线与风电出力曲线尽量一致。储能技术提供了另一条途径来匹配电力供求帮助系统平衡，同时提高容量利用率。

2.当输电线路出现阻塞时储存风能，风电发电量小时释放风能。

3.改善风电运行的稳定性和电能质量。储能可以在一定程度上改善风电场的低压穿越能力，对于风电的波动性，风电机组在运行过程中可能向电网输出大量的谐波，储能装置能够显著改善风电的电能质量。

4.2 储能技术简介

工业上已采用的蓄能方式大体有四类：①机械能蓄能，包括飞轮储能、抽水蓄能、压缩空气储能;②电磁能蓄能，包括电容器蓄能、超导储能;③化学能蓄能，包括蓄电池蓄能、燃料电池蓄能和超级电容储能;④相变储能，如冰蓄冷等。目前比较有前景的储能技术有六个：抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、超导储能、化学电池储能和超级电容储能。

4.2.1 飞轮储能

飞轮储能的基本原理就是利用现代电力电子技术，将电能转换成飞轮运动的动能，并长期储存起来，而当需要时再将飞轮运动的动能转换成电能供电力用户使用。

4.2.2 超导储能

当线圈中通电时，所储存的能量与电流平方与电感之积成正比。当线圈采用普通导体时，所储存的能量很快以焦耳热的形式被消耗掉。如果采用超导体线圈，它在深冷状态下的电阻等于零，便不存在焦耳热耗就能实现能量的永久性储存。

4.2.3压缩空气储能

压缩空气储能是指在非用电高峰期，用电机带动压缩机，将空气压缩进一个特定的地下空间存储，在用电高峰期通过一种特殊构造的燃气轮机释放地下的压缩空气进行发电。虽然燃气轮机的运行仍然需要天然气或其他化石燃料来作为动力，但是这种技术却是一种更为高效的能源利用方式。

4.2.4 超级电容储能

超级电容器是一种新兴的储能器件，由于使用特殊材料制作电极和电解质，其存储容量是普通电容器的20～1000倍，同时又保持了传统电容器响应时间短、释放能量速度快得特点。

4.2.5 化学电池储能

被普遍看好的主要是全钒液流电池和钠硫电池。

1.全钒液流电池储能 所谓液流电池就是电池的正负极活性物质都为液态流体氧化还原电对的一种电池。具有如下特点：①额定功率和额定容量是独立的;②充放电期间电池只发生液相反应，不发生普通电池的复杂固相变化，因而电化学极化较小;③电池的理论保存期无限，储存寿命长;④能100%深度放电但不会损坏电池;⑤电池结构简单，材料价格便宜，更换和维护费用低;⑥通过更换荷电的电解液，可实现“瞬间再充电”。

2.钠硫电池储能 钠硫电池采用钠和硫作为电极反应物质、陶瓷β-铝作为电解液(固态)，正常工作温度范围维持在300～360℃。高温下的电极物质处于熔融状态，使得钠离子流过β-铝固态电解液的电阻大为降低，以获得电池转换高效率;而陶瓷β-铝电解液则是钠硫电池的关键性技术。钠硫电池的特点：①比能量高。其理论比能量为760Wh/kg,是铅酸电池的3～4倍;②可大电流、高功率放电。放电电流密度一般可达200～30mA/cm²;③充放电效率高。充放电电流效率几乎100%。

第五章 风电预测预报技术

在电力系统调度领域，可预测性是处理风电波动的关键。准确预测风电的发电量有助于调度人员提前组织管理电力系统中风电的波动性。风电预测的准确度会密切影响电力系统调度所需要的调频和调峰机组的容量，因此风电预测在风电的经济并网方面有着举足轻重的地位。

5.1 风电预测的意义

风电功率预测的意义主要体现在：①根据预测的风电场出力曲线优化常规机组的出力，达到降低运行成本的目的;②掌握了风电出力变化规律减少了不确定性，从而增强系统的安全性和可靠性;③在风电参与电力市场的系统中，优化电力市场中电力的价值;④风电场功率预测可以为风电场的运行维护提供有益的参考。

5.2 风电预测方法分类和简介

按照不同的方法，可以讲风电功率预测方法划分不同的分类。

根据预测的物理量可以分为两类：①先预测风速，然后根据风电机组或风电场的功率曲线得到风电场的功率输出;②直接预测风电场的输出功率。

参考文献

【1】贺德馨，风能技术可持续发展综述，电力设备，2008,19(11)，4-8

【2】王伟胜，范高峰，赵海翔，风电场并网技术规定比较及其综合系统初探，电网技术，2007,31(18)，73-77

【3】胡伟红，王伟，风电并网对电网影响探讨，湖北电力，2006(5)

【4】张兴，风力发电低电压穿越技术综述，电力系统及其自动化学报，2008,20(2),1-8

【5】臧晓笛，集中双馈式变速恒频风电机组低电压穿越技术对比分析，变频器世界，2008(5)，41-45

【6】李辉，薛玉石，韩力，并网风力发电机系统的发展综述，微特电机，2009(5)，55-61

【7】王虹富，利用串联制动电阻提高风电场低电压穿越能力，电力系统自动化，2008,32(18)，81-85

赵栋利，胡书举，赵斌等，风力发电机、变流器及其低压穿越概述，变频器世界，2009(2)，35-40

【8】阮军鹏，张建成，汪娟华，飞轮储能系统改善并网风电场稳定性的研究，电力科学与工程，2008,24(3),5-8

【9】赵平，张华民，周海涛等，我国液流储能电池研究概况，电池工业，2005,10(2)，96-99

【10】朱顺泉，汪钱，王保国等，大规模蓄电储能全钒液流电池研究进展，化工进展，2007,26(2)，207-211

【11】王振文，刘文华，钠硫电池储能系统在电力系统中的应用，能源及环境，2006，(13)，41-46

【12】吴俊玲，吴畏，周双喜，超导储能改善并网风电场稳定性的研究，电工定能新技术，2004,23(3)，59-63