風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)與電能質(zhì)量控制

楊 文

浙江運達風(fēng)電股份有限公司

風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)與電能質(zhì)量控制

楊 文

浙江運達風(fēng)電股份有限公司

當前，隨著清潔能源的開發(fā)技術(shù)的提高，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。為此，我國在風(fēng)力發(fā)電站以及相關(guān)并網(wǎng)建設(shè)方面的規(guī)模不斷擴大，甚至已經(jīng)在我國電力發(fā)展方面占據(jù)了重要位置。但隨著風(fēng)力發(fā)電廠容量增加的同時，其對于電網(wǎng)系統(tǒng)的影響也是較為嚴重的，不容忽視。

風(fēng)力發(fā)電；并網(wǎng)技術(shù)；電能質(zhì)量控制

1.風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)分析

1.1 同步

風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)其實一方面就是同步發(fā)電動力組與風(fēng)力發(fā)電動力組之間的有效組合。實現(xiàn)兩者之間的完美結(jié)合與運行，是電力發(fā)電專家的核心研討方向。在很多情況下，由于風(fēng)速動搖比較靈活，會使發(fā)電轉(zhuǎn)子呈現(xiàn)出大幅度的動搖，所以，風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)就沒有同步發(fā)電動力組的精度那么準確。假如此二者之間在并網(wǎng)工作后，維修檢測人員一旦沒有注意到這些問題，運行過程中就會出現(xiàn)系統(tǒng)無功振動或者接洽失活現(xiàn)象。雖然存在這些方面的不良影響，但是二者之間的并網(wǎng)技術(shù)一直都在發(fā)電工程中大規(guī)模的應(yīng)用。如今隨著科學(xué)技術(shù)的進步，變頻設(shè)備越來越完善，這一類難題已經(jīng)得到進一步解決，經(jīng)過相關(guān)專家的不斷研發(fā)，使同步發(fā)電與風(fēng)力發(fā)電運營組有機結(jié)合。

1.2 異步

風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的另一方面為異步發(fā)電動力組與風(fēng)力發(fā)電動力組的融合并共同運轉(zhuǎn)。異步發(fā)電動力組不同于同步發(fā)電動力組有那么多的條件限制，它不講究精度的準確性，只要求在轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)的過程中二者之間的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)速相差不是很大就可以。不過，風(fēng)力發(fā)電動力組與異步風(fēng)力發(fā)電動力組之間并網(wǎng)也不是很容易，因為，在此二者直接并網(wǎng)后會出現(xiàn)沖擊電流過大、電壓下降，使整個風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)運轉(zhuǎn)困境，因此要想運轉(zhuǎn)系統(tǒng)正常工作就應(yīng)該加強對有關(guān)部門人員的調(diào)動，讓他們嚴密監(jiān)管，避免危險事故發(fā)生。

2.風(fēng)力發(fā)電機并網(wǎng)及運行試驗

2.1 軟并網(wǎng)功能試驗

先提升異步發(fā)電機組主軸轉(zhuǎn)速，當轉(zhuǎn)速達到同步轉(zhuǎn)速的92%以上時，啟動并網(wǎng)接觸器，發(fā)電機會通過一組雙向晶閘管與整個電網(wǎng)連接起來，對晶閘管的觸發(fā)單元加以控制，增大雙向晶閘管的導(dǎo)通角，從0°～180°，進而調(diào)整期打開的速率，使異步發(fā)電機組并網(wǎng)時產(chǎn)生的沖擊電流低于規(guī)定值。在結(jié)束暫態(tài)過程時，閉合旁路開關(guān)，短接晶閘管。

2.2 動態(tài)無功補償裝置功能特性測試試驗

并網(wǎng)運行發(fā)電機組時，對發(fā)電機的輸出功率進行調(diào)整，觀察載荷不同情況下電容補償投切動作的狀態(tài)。對于動態(tài)無功補償裝置性能的測試應(yīng)該選擇工況最為惡劣的情況，如風(fēng)電小發(fā)與大發(fā)兩種惡劣工況。

風(fēng)電小發(fā)工況下，風(fēng)力發(fā)電廠送電線路的充電功率較高，從而使母線電壓達到較高的負荷。所以，風(fēng)電小發(fā)工況下進行感性無功補償試驗更為適合。風(fēng)電大發(fā)工況下，風(fēng)力發(fā)電廠的送電線路載荷較大，無功損耗嚴重，使母線電壓水平較低。所以，風(fēng)電大發(fā)工況下進行容性無功補償試驗更為適合。在這兩種惡劣的工況下，都需要進行暫態(tài)過程中裝置的響應(yīng)試驗以及穩(wěn)態(tài)下無功綜合控制試驗，從而了解SVG裝置的穩(wěn)定性。

2.3 風(fēng)電場電能質(zhì)量測試試驗

在風(fēng)電場保護期間，計量屏取三相電壓和電流，進而對并網(wǎng)點的電壓偏差、諧波和閃變等指標進行檢測，明確電能質(zhì)量。在風(fēng)電場停止運行時，對并網(wǎng)點的各次諧波電壓和總諧波畸變率以及時間閃變等指標進行檢測。當風(fēng)電場在常規(guī)運行過程中，對每個功率區(qū)間并網(wǎng)點的諧波電流、電壓、長時間閃變進行檢測，對風(fēng)電場產(chǎn)生諧波電流的95%值進行測定。

3.控制風(fēng)電電能質(zhì)量的策略

3.1 諧波控制

諧波的控制可以通過靜止無功補償器實現(xiàn)。靜止無功補償器的主要構(gòu)成部分包括電抗器、諧波過濾器等，該設(shè)備應(yīng)用具備明顯的優(yōu)勢特征，即反應(yīng)能力超強，可實現(xiàn)實時監(jiān)測無功功率。靜止無功補償器在應(yīng)用的過程中還可以對電壓變化進行調(diào)整，這種調(diào)整是根據(jù)監(jiān)測情況展開的實時的調(diào)整，以達到消除諧波的作用，提高風(fēng)電發(fā)電的電能質(zhì)量。

3.2 電壓波動與閃變控制

在風(fēng)力發(fā)電電能質(zhì)量控制中，要注意電壓閃變，這是影響其質(zhì)量的重要因素之一。發(fā)生電壓閃變時通過觀察可知負荷電流出現(xiàn)波動，技術(shù)人員基于電流的急劇波動進行無功電流補償處理，通過運用有源電力濾波器實現(xiàn)電流急劇波動的有效處理。有源電力濾波器其應(yīng)用優(yōu)勢在于響應(yīng)能力較快，在適應(yīng)與運行過程中穩(wěn)定性較強，能夠?qū)崿F(xiàn)有效控制處理，達到積極的電壓濾波處理作用。

當有功功率一旦出現(xiàn)急速波動的現(xiàn)象就會造成電壓出現(xiàn)閃變，這就說明要對補償裝置進行無功功率的補償，同時對有功功率也進行一定程度的補償。應(yīng)用動態(tài)電壓恢復(fù)器的應(yīng)用，通過其儲能單元作用，可以在非常短的時間內(nèi)就可以向系統(tǒng)傳輸電壓，以此解決電壓波動問題。目前，動態(tài)電壓恢復(fù)器已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，是現(xiàn)如今風(fēng)力發(fā)電電能質(zhì)量控制的最主要手段。但是無論哪一種工況下，都需要展開無功綜合控制試驗以及快速相應(yīng)試驗，以此確定無功補償控制策略是否滿足條件，同時檢測SVG裝置是否處于安全穩(wěn)定的狀態(tài)。

3.3 對電能質(zhì)量設(shè)置控制器

風(fēng)能屬于可再生資源，因此，也是我國國家重點扶持的項目。風(fēng)力發(fā)電廠在建設(shè)方面規(guī)模進一步增加，電力事業(yè)所占據(jù)比重也進一步提升，風(fēng)能具有特殊性，在質(zhì)量控制方面需要堅持一切從實際出發(fā)的原則進行。作為對電能質(zhì)量進行管理與控制的過程中需要設(shè)置控制器，也需要對電壓實施補償，并需要對電流采取一定的補償。因此，需要確定綜合類型的補償機制與設(shè)備，統(tǒng)一電能質(zhì)量方面的設(shè)備則是屬于較為典型性的補償裝置。這項裝置能夠?qū)Υ?lián)以及并聯(lián)效果進行必要的融合，一次可以改善對用戶方面的對補償問題。又因為統(tǒng)一電能方面的控制器需要具有更加強大的能力，因此需要通過諧波補償?shù)确绞剑瓿蓪﹄娔苜|(zhì)量等方面的改善。

結(jié)語

風(fēng)力發(fā)電環(huán)節(jié)之中，也會受到不同因素的影響，造成電能質(zhì)量也并不穩(wěn)定。相關(guān)工作人員還需要解決設(shè)備與裝置方面的問題。文中通過介紹風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)，進而提出改善電能質(zhì)量的策略，希望能夠?qū)︼L(fēng)力發(fā)電技術(shù)的普及和電力事業(yè)發(fā)展提供一定的理論參考。

[1]謝鵬.風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)與電能質(zhì)量控制[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2016，13：41+70.

[2]王文龍.風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響分析[J].黑龍江科技信息，2016，30：118.