芻議風力發電并網技術及電能質量的提升

徐 明

身份證號220103198208232516

芻議風力發電并網技術及電能質量的提升

徐 明

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現代社會，不管是家庭生活，還是生產工作，對于電能的需求都是一個很大的數值，且隨著電氣時代的不斷發展，這種需求只會越來越大，大到傳統發電技術已經遠遠無法滿足這種需求。風能是潔凈的可再生可持續發展的綠色能源，采用風力發電是受到大力倡導支持的，因此在我國的電力行業中占據的比例也越來越高。但是風力發電目前存在的一些欠缺之處影響了其普及速度，還需要繼續發展與完善。如何提升風力發電并網技術及電能質量就是一個當前急需研討的話題。

風力發電；并網技術；電能質量；提升

1 前言

社會在發展，經濟在進步，環境污染、能源短缺等問題卻日益凸顯出來，在一定程度上又開始阻礙著社會經濟的發展。尋求更快速的節約能源、更穩定的清潔能源是當下可持續發展的焦點之一，國家和企業都給予高度關注度。電力是十九世紀最偉大的發明之一，經過一個多世紀的發展，電力得到更加廣泛的應用，是當下我國經濟賴以發展的重要能源之一。由此，風力發電就有著影響極為深遠的歷史發展意義。然而，風力發電太靈活，又應用太廣，所以在質量監管方面困難重重，難以普及。本文就如何控制風力發電并網技術及電能質量進行探討，提出一些建議。

2 風力發電并網技術的基礎

風力發電并網技術的基礎可以一分為二，第一個是同步風力發電并網技術，第二個是異步風力發電并網技術。它們有各自的特性以及應用限制條件與不足之處。

2.1 同步風力發電并網技術

風力發電并網技術最理想的狀態是同步發電機組和風力發電機組兩者之間步調一致、完美結合。一般情況下，因為風速一直是變幻不定的狀態，所以受之影響的發電轉子也會有大幅度的搖擺不定，就導致了風力發電并網調速無法達到同步發電機的精度，很容易出現失步狀況。正是因為存在這一難題，同步發電機雖然在一些領域有所涉及，但一直都沒有大規模去做推廣應用。如何使同步發電機與風力發電機有效協調步調同步，一直是電力學方面研討的關鍵與核心。電力及相關專業的專家學者在研發出可以有效應對此難題的變頻設備之后，即將其運用到同步風力發電并網技術中并不斷加以完善，在堅持不懈的努力之下，同步發電與風力發電運營組已經實現了初步的有機結合，前景看好。

2.2 異步風力發電并網技術

與同步風力發電并網技術有所區別的是異步風力發電并網技術，即異步發電動力組與風力發電動力組兩者結合后再一同運轉。異步風力發電并網技術在運用方面優于同步風力發電并網技術的是沒有那么多的限制條件，它并不需要風力發電并網調速準確達到同步發電機的精度，只要在發電轉子運轉時風力發電并網調速異步發電機的轉動轉速保持一定程度上的協調與一致即可。當然，有優點，也就會有不足之處。當風力發電動力組與異步風力發電動力組完成并網之后，很有可能因為一些突發狀況如沖擊電流過大、電壓下降等而直接造成整個運行中的風力發電系統的癱瘓，稍不注意就容易發生危險事故。想要解決異步發電機機組不易并網的問題，有效規避風險危機也并非易事。目前能做到的也只是加大加強對異步風力發電機組并網的運轉監管。同時還應積極尋求技術創新和突破，以求從根源上杜絕安全隱患。

3 風力發電并網運轉試運行實驗

風力發電并網運轉試運行實驗目前主要有兩種：動態無功抵償設備功用特性的測驗實驗和風電場電能質量的測驗實驗。

3.1 動態無功抵償設備功用特性的測驗實驗

進行動態無功抵償設備功用特性的測驗實驗，是為了驗證電容抵償投切的一系列步驟和操作是否合格達標。實驗步驟很簡單，只要在運轉機組并網的同時，先調整發電機改變輸出功率，再改變機組的負載狀態即可。需要注意的是，為了實驗的可靠性有所保證，必須在盡可能差的工況下、在大小不一的風力發電量狀況下進行實驗。

3.2 風電場電能質量的測驗實驗

要做風電場電能質量的測驗實驗，首先要使風電場風保持停運狀態，再對各個并網點進行檢測，以此來驗證各次諧波電壓的安穩度、電壓總諧波是否正常。如果風電場保持的是正常運轉狀態，就必須要測試各個功率區間、諧波電壓等，這樣才能知道風電場諧波電流是不是符合標準。

4 風力并網技術對電能質量的影響

風力發電在電力事業中的重要地位，使得并網技術得以廣泛應用，風力發電并網技術的普及反過來又反作用于電能質量。然而風力發電并網也存在目前無法攻克的難關，風力的不穩定性、風力發電動力組設備的欠完備，都會影響輸出功率的穩定性，影響著電能質量。只有先想辦法完善風力發電動力組設備，減小風力不穩定性帶來的反作用不利影響，才能確保功率輸出的穩定性，提高電能質量。通過不斷的科學研究與實驗探索來提升和完善風力并網技術，對于提高電能質量有著極為深遠的歷史意義，勢在必行。

5 風力發電電能質量提高的方法及控制

上文講到風力發電技術目前仍存在許多不足之處有待完善，這些不足之處直接影響了風力發電電能質量。為了提高電能質量，就很有必要采取一些相應的方式方法來改善和加大控制，從而降低不確定因素造成的不良影響。

5.1 諧波的按捺

諧波的按捺需要用到特殊的設備，停止無功抵償器是目前運用最廣的一種按捺諧波的設備，它是由電抗器、諧波過濾設備等組成的。之所以選擇用停止無功抵償器來按捺諧波，是因為停止無功抵償器特點功能比較明顯，它有著強大的反響功效，可以時時刻刻監測著無功的功率，實時調整改變了的電壓，將諧波完全過濾掉，這樣就能很好的保證和提高風電發電電能質量。

5.2 閃變按捺與電壓動搖按捺

除了諧波能影響風力發電電能質量之外，電壓閃變也是可以影響電能質量的一種主要成分。針對電壓閃變也有相應的設備來對抗，目前主要運用的是有源電力濾波器。在電壓閃變出現的時候，負荷電流開始迅猛劇烈動搖，源電力濾波器的敏捷呼應、抵償容量小、超高安全安穩性功能完全發揮到了作用，在此時完成對無功電流的抵償作業，從而超強操控動搖的電壓，具有顯著效果。

除了有源電力濾波器，還有一種設備也可以來應對電壓閃變狀況，它就是動態電壓恢復器。與有源電力濾波器相區別的是，在電壓出現閃變狀況時，動態電壓恢復器既可以抵償無功功率，又能夠抵償有功功率。動態電壓恢復器中的儲能單元，可以在極其短暫的時間里傳輸電壓到系統內，從而解決電壓動搖的問題。因為它的抵償兩面性功效，動態電壓恢復器被更多的運用于操控風力發電電能質量。

此外，一致電能質量操控器目前運用也比較廣泛。一致電能質量操控器是比較有代表性的歸納類抵償設備，它可以有效組合、融合串聯和并聯，可以同時補償電壓、電流，可以很好的解決歸納抵償、諧波抵償等問題，對電能質量的操控能力特別強大。

6 結束語

風力發電并網技術是一種非常領先的可持續發展的綠色技術，雖然目前受限于科技與技術發展等問題的制約和阻礙，而未能得到更大規模的普遍運用。但是隨著科學技術的不斷創新發展，經過科研人員的努力鉆研，相信在不遠的未來，風力發電并網技術必將能攻克一切技術難關，成為發電事業的引領者和主力軍。

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