陆上风电与海上风电并网发电研究

引言

在全球能源结构加速向清洁化、低碳化转型的大背景下，风能作为一种储量丰富、环境友好的可再生能源，在电力供应体系中的地位愈发重要。陆上风电与海上风电是风电开发的两种主要形式，各自凭借独特的资源优势与技术特点，在能源领域发挥着关键作用。陆上风电具有建设成本相对较低、开发技术成熟等优势，已在全球范围内实现大规模应用；海上风电则因风速高、风资源稳定、不占用陆地空间等特点，成为风电发展的新趋势。然而，风电具有间歇性、波动性等特性，给其并网发电带来诸多难题，如电网稳定性受到影响、电能质量下降等。

一、陆上风电与海上风电并网发电的意义

（一）优化能源结构

传统能源在全球能源消费结构中占据主导地位，但其大量使用带来了环境污染和资源短缺等问题。陆上风电与海上风电的大规模并网发电，能够显著增加清洁能源在能源结构中的占比。通过将风能转化为电能，替代部分传统化石能源发电，减少对煤炭、石油等不可再生能源的依赖，从而推动能源结构向清洁、低碳方向优化，助力实现能源可持续发展目标，缓解能源与环境之间的矛盾。

（二）保障能源安全

随着全球经济的发展，能源需求持续增长，能源安全问题日益凸显。开发利用陆上与海上风电资源，能够拓宽能源供应渠道，降低对单一能源的依赖程度。分散式的风电开发布局，使得能源供应更加多元化和稳定，减少因能源供应中断或短缺带来的风险。风电资源丰富的地区通过并网发电，将本地的风能资源转化为电能，满足区域用电需求，增强区域能源自给能力，对保障国家和地区的能源安全具有重要意义。

（三）推动经济发展

陆上风电与海上风电并网发电产业的发展，能够带动一系列相关产业的协同发展。从风电设备的研发、制造，到风电场的建设、运营维护，再到并网技术的研究与应用，涉及多个领域和环节，创造了大量的就业机会。同时，风电产业的发展还能够促进地方经济增长，吸引投资，推动基础设施建设和技术创新。风电场建设地区可通过税收、土地租赁等方式增加财政收入，促进区域经济协调发展，为经济增长注入新动力。

二、陆上风电与海上风电并网发电现状与关键技术

（一）发展现状

目前，陆上风电发展已相对成熟，在全球多个国家和地区实现了大规模开发与应用。许多内陆地区凭借丰富的风能资源，建设了大量陆上风电场，技术不断迭代升级，设备成本逐步降低，发电效率持续提高。相比之下，海上风电虽然起步较晚，但发展迅速。沿海国家和地区纷纷加大对海上风电的开发力度，海上风电场规模不断扩大，单机容量持续提升。不过，海上风电建设面临着复杂的海洋环境、高昂的建设成本等挑战，其发展仍处于快速探索和完善阶段。同时，陆上与海上风电在并网过程中都面临着电网适应性、电能质量等共性问题，需要进一步研究解决。

（二）并网关键技术 - 电力电子技术

电力电子技术在陆上与海上风电并网发电中起着核心作用。通过电力电子变流器，能够实现风电系统与电网之间的电能变换和功率控制。它可以将风电机组输出的不稳定交流电转换为符合电网要求的稳定交流电，调节有功功率和无功功率，提高电能质量。例如，采用先进的变流器控制策略，能够快速响应电网电压和频率的变化，抑制风电波动对电网的影响，实现风电的平滑并网。同时，电力电子技术还可用于实现风电系统的故障保护和孤岛检测等功能，保障风电系统和电网的安全稳定运行。

（三）并网关键技术 - 电网稳定控制技术

电网稳定控制技术是确保陆上与海上风电顺利并网的重要保障。由于风电的间歇性和波动性，大量风电接入电网后，可能导致电网频率、电压波动，甚至引发系统振荡和失稳。电网稳定控制技术通过对风电功率预测、电网运行状态监测和分析，采用合理的控制策略，如自动发电控制（AGC）、自动电压控制（AVC）等，对风电出力和电网运行参数进行实时调节。此外，还可利用储能系统与风电协同运行，在风电功率波动时，通过储能系统的充放电调节，平滑风电输出，提高电网对风电的接纳能力，维持电网的稳定运行。

三、陆上风电与海上风电并网发电面临的挑战与优化策略

（一）面临的挑战

陆上风电与海上风电并网发电面临着诸多挑战。技术层面，风电功率的随机性和间歇性使得准确预测风电出力难度较大，给电网的调度和运行带来困难；风电并网后对电网的频率、电压稳定性和电能质量产生影响，现有电网设备和技术在应对大规模风电接入时存在一定局限性。经济层面，海上风电建设成本高昂，包括风机基础建设、电缆铺设、运维等费用，导致其发电成本较高，在与传统能源竞争中缺乏价格优势；陆上风电虽然成本相对较低，但大规模远距离输电也面临着建设和运营成本增加的问题。此外，政策法规和市场机制不完善，缺乏统一的并网标准和激励政策，影响了风电并网发电的积极性和发展速度。

（二）优化策略 - 技术创新与研发

加大对风电并网关键技术的研发投入，鼓励科研机构、高校和企业开展产学研合作，重点攻克风电功率预测、电网稳定控制、电能质量改善等技术难题。研发更先进的电力电子设备和控制算法，提高风电系统的可控性和适应性；加强对储能技术的研究和应用，探索储能与风电的多种协同运行模式，提升风电的消纳能力。同时，推进智能电网技术的发展，利用物联网、大数据、人工智能等技术，实现对风电系统和电网的智能化监测、控制和管理，提高电网对风电的接纳能力和运行效率。

（三）优化策略 - 政策支持与市场机制完善

政府应制定和完善有利于陆上与海上风电并网发电的政策法规，建立统一的并网标准和规范，简化并网审批流程，提高并网效率。出台补贴、税收优惠等激励政策，降低风电开发成本，提高风电项目的经济性和竞争力。完善电力市场机制，建立健全风电参与市场交易的规则和机制，推动风电与其他能源的公平竞争和互补发展。鼓励开展风电现货市场、辅助服务市场等交易，通过市场手段引导风电资源的合理配置，提高风电的消纳水平，促进陆上与海上风电并网发电产业的健康可持续发展。

结束语

陆上风电与海上风电并网发电对于优化能源结构、保障能源安全、推动经济发展具有不可替代的重要作用。尽管当前在并网过程中面临着技术、经济、政策等多方面的挑战，但通过持续的技术创新与研发，不断完善政策支持和市场机制，能够有效解决这些问题。未来，随着技术的不断进步和政策环境的日益优化，陆上风电与海上风电并网发电将朝着更加高效、稳定、可靠的方向发展，在全球能源转型和可持续发展进程中发挥更大的作用，为构建清洁低碳、安全高效的能源体系提供有力支撑。

参考文献

[1]徐德水. 某海上风电项目双重预防机制建设实践研究[J]. 海峡科学,2024, (12): 53-57.

[2]林楚. 陆上风电与海上风电并网发电研究 [N]. 机电商报,2024-09-02 (A06).

[3]陈明福, 陈恺, 詹银, 林建营, 代妍妍, 周宸. 陆上风电与海上风电并网发电研究[J]. 能源与环境, 2024, (01): 70-73.