电气布置和智能电网：风能电网集成的趋势

在常规的电力系统中，供电需要逐秒匹配，任何不匹配特征可以通过系统频率偏离50/60Hz的量来确定。电力需求是不可控制的，即无论什么时候，用户都可以根据他们的需要增加或者减少电能的消耗。电站通过调度提供电能以满足用户需求，调度的依据主要是经济学。

风能是不可以调度的，换而言之，当有风的时候才能发电，没风则不能发电。当风能的比例相对较小时（小于15%），通过调度化石燃料电站来满足负载变化，补充风力发电，即风能被看做“负负载”。

图6.8 大型风力发电机对输出电能的影响

（来源：J.Beurskens，EWEA^[1]）

图6.9 典型的风力发电站的电气布置

一些国家（如丹麦和爱尔兰）风能的比例已经超过这个水平，他们正在考虑用其他的发电方式来集成风电。特别是在爱尔兰，丰富的风能资源和化石燃料价格的上涨使风力发电不再昂贵，所以说经济压力使得越来越多的风电被集成到电网中。可以考虑的技术有很多：(www.xing528.com)

（1）增加互连以在需要的时候允许输入/输出。这将起到一定的效果，但本质上破坏了其他地区的供求平衡。

（2）风能预测。准确的预测可以在风力发生重大变化之前建立合理的电站结构。目前很多大规模电网运营商都在使用预测技术。

（3）能量存储。储能可以在供求中起到缓冲的作用，是解决这一问题的最基础技术。传统上通过蓄水储能，但是关于其他储能技术（如压缩空气、液流电池、氢气能）的研究也在进行之中。

（4）需求管理。可调度负载的接入和切除是用来解决供需不平衡问题的又一种常规技术。所谓的智能电表和智能电网将有助于这一过程的实现。

（5）减少风力发电。在风力发电产能过剩时，可以减少风力发电站的输出。这实质上可以理解为暂时抛弃免费能源，但是偶尔应用这种技术是可以的。

（6）增加使用开式循环汽轮机（OCGT）。一种新的高效空气驱动的OCGT（例如通用电器公司的LMS100）发电能够对大规模风力发电的波动做出快速响应。

作为一个技术问题，人们对风能电网集成的认识将持续增长。最终它将归结为经济问题即风能入网的成本，也就是风力发电的成本和上述技术的成本之和。随着化石燃料价格不断上涨、风能测量的便利性使得风力发电的接入容量可以被调整。