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(yùn)達(dá)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(yùn)達(dá)風(fēng)電股份有限公司

當(dāng)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(kuò)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(shí)，其對(duì)于電網(wǎng)系統(tǒng)的影響也是較為嚴(yán)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(shí)一方面就是同步發(fā)電動(dòng)力組與風(fēng)力發(fā)電動(dòng)力組之間的有效組合。實(shí)現(xiàn)兩者之間的完美結(jié)合與運(yùn)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(dòng)搖比較靈活，會(huì)使發(fā)電轉(zhuǎn)子呈現(xiàn)出大幅度的動(dòng)搖，所以，風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)就沒有同步發(fā)電動(dòng)力組的精度那么準(zhǔn)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(yùn)行過程中就會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)無功振動(dòng)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(jìn)步，變頻設(shè)備越來越完善，這一類難題已經(jīng)得到進(jìn)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(yùn)營組有機(jī)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(dòng)力組與風(fēng)力發(fā)電動(dòng)力組的融合并共同運(yùn)轉(zhuǎn)。異步發(fā)電動(dòng)力組不同于同步發(fā)電動(dòng)力組有那么多的條件限制，它不講究精度的準(zhǔn)確性，只要求在轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中二者之間的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)速相差不是很大就可以。不過，風(fēng)力發(fā)電動(dòng)力組與異步風(fēng)力發(fā)電動(dòng)力組之間并網(wǎng)也不是很容易，因?yàn)椋诖硕咧苯硬⒕W(wǎng)后會(huì)出現(xiàn)沖擊電流過大、電壓下降，使整個(gè)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)困境，因此要想運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)正常工作就應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)有關(guān)部門人員的調(diào)動(dòng)，讓他們嚴(yán)密監(jiān)管，避免危險(xiǎn)事故發(fā)生。

2.風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)及運(yùn)行試驗(yàn)

2.1 軟并網(wǎng)功能試驗(yàn)

先提升異步發(fā)電機(jī)組主軸轉(zhuǎn)速，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到同步轉(zhuǎn)速的92%以上時(shí)，啟動(dòng)并網(wǎng)接觸器，發(fā)電機(jī)會(huì)通過一組雙向晶閘管與整個(gè)電網(wǎng)連接起來，對(duì)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(jìn)而調(diào)整期打開的速率，使異步發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)時(shí)產(chǎn)生的沖擊電流低于規(guī)定值。在結(jié)束暫態(tài)過程時(shí)，閉合旁路開關(guān)，短接晶閘管。

2.2 動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置功能特性測試試驗(yàn)

并網(wǎng)運(yùn)行發(fā)電機(jī)組時(shí)，對(duì)發(fā)電機(jī)的輸出功率進(jìn)行調(diào)整，觀察載荷不同情況下電容補(bǔ)償投切動(dòng)作的狀態(tài)。對(duì)于動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)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(dá)到較高的負(fù)荷。所以，風(fēng)電小發(fā)工況下進(jìn)行感性無功補(bǔ)償試驗(yàn)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(yán)重，使母線電壓水平較低。所以，風(fēng)電大發(fā)工況下進(jìn)行容性無功補(bǔ)償試驗(yàn)更為適合。在這兩種惡劣的工況下，都需要進(jìn)行暫態(tài)過程中裝置的響應(yīng)試驗(yàn)以及穩(wěn)態(tài)下無功綜合控制試驗(yàn)，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(yàn)

在風(fēng)電場保護(hù)期間，計(jì)量屏取三相電壓和電流，進(jìn)而對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)的電壓偏差、諧波和閃變等指標(biāo)進(jìn)行檢測，明確電能質(zhì)量。在風(fēng)電場停止運(yùn)行時(shí)，對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)的各次諧波電壓和總諧波畸變率以及時(shí)間閃變等指標(biāo)進(jìn)行檢測。當(dāng)風(fēng)電場在常規(guī)運(yùn)行過程中，對(duì)每個(gè)功率區(qū)間并網(wǎng)點(diǎn)的諧波電流、電壓、長時(shí)間閃變進(jìn)行檢測，對(duì)風(fēng)電場產(chǎn)生諧波電流的95%值進(jìn)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(bǔ)償器實(shí)現(xiàn)。靜止無功補(bǔ)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(shì)特征，即反應(yīng)能力超強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測無功功率。靜止無功補(bǔ)償器在應(yīng)用的過程中還可以對(duì)電壓變化進(jìn)行調(diào)整，這種調(diào)整是根據(jù)監(jiān)測情況展開的實(shí)時(shí)的調(diào)整，以達(dá)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(dòng)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(shí)通過觀察可知負(fù)荷電流出現(xiàn)波動(dòng)，技術(shù)人員基于電流的急劇波動(dòng)進(jìn)行無功電流補(bǔ)償處理，通過運(yùn)用有源電力濾波器實(shí)現(xiàn)電流急劇波動(dòng)的有效處理。有源電力濾波器其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于響應(yīng)能力較快，在適應(yīng)與運(yùn)行過程中穩(wěn)定性較強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)有效控制處理，達(dá)到積極的電壓濾波處理作用。

當(dāng)有功功率一旦出現(xiàn)急速波動(dòng)的現(xiàn)象就會(huì)造成電壓出現(xiàn)閃變，這就說明要對(duì)補(bǔ)償裝置進(jìn)行無功功率的補(bǔ)償，同時(shí)對(duì)有功功率也進(jìn)行一定程度的補(bǔ)償。應(yīng)用動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器的應(yīng)用，通過其儲(chǔ)能單元作用，可以在非常短的時(shí)間內(nèi)就可以向系統(tǒng)傳輸電壓，以此解決電壓波動(dòng)問題。目前，動(dòng)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(yàn)以及快速相應(yīng)試驗(yàn)，以此確定無功補(bǔ)償控制策略是否滿足條件，同時(shí)檢測SVG裝置是否處于安全穩(wěn)定的狀態(tài)。

3.3 對(duì)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(diǎn)扶持的項(xiàng)目。風(fēng)力發(fā)電廠在建設(shè)方面規(guī)模進(jìn)一步增加，電力事業(yè)所占據(jù)比重也進(jìn)一步提升，風(fēng)能具有特殊性，在質(zhì)量控制方面需要堅(jiān)持一切從實(shí)際出發(fā)的原則進(jìn)行。作為對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行管理與控制的過程中需要設(shè)置控制器，也需要對(duì)電壓實(shí)施補(bǔ)償，并需要對(duì)電流采取一定的補(bǔ)償。因此，需要確定綜合類型的補(bǔ)償機(jī)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(bǔ)償裝置。這項(xiàng)裝置能夠?qū)Υ?lián)以及并聯(lián)效果進(jìn)行必要的融合，一次可以改善對(duì)用戶方面的對(duì)補(bǔ)償問題。又因?yàn)榻y(tǒng)一電能方面的控制器需要具有更加強(qiáng)大的能力，因此需要通過諧波補(bǔ)償?shù)确绞剑瓿蓪?duì)電能質(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(huì)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(jìn)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(bào)，2016，13：41+70.

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