探究風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用及電能質(zhì)量控制策略

侯杰

（湖北中盛電氣有限公司，湖北 襄陽 441000）

較之傳統(tǒng)火電發(fā)電，風(fēng)力發(fā)電具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)，高效踐行環(huán)境保護(hù)戰(zhàn)略，加快風(fēng)力資源的開發(fā)，并推動(dòng)風(fēng)力發(fā)電的快速發(fā)展。風(fēng)力發(fā)電廠電容量不斷擴(kuò)增的情況下，對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，且使得電能質(zhì)量受到不同程度的影響。導(dǎo)致電能質(zhì)量受到影響的主要因素為風(fēng)電機(jī)組輸出功率不穩(wěn)定，而造成上述現(xiàn)象的主要原因在于風(fēng)力資源的不確定性和風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行特點(diǎn)。現(xiàn)階段，我國風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行模式主要為軟并網(wǎng)模式，其在啟動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊電流，對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生不利影響，進(jìn)而影響電能質(zhì)量?；诖耍瑧?yīng)梳理風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)，著重分析電能質(zhì)量控制策略。

1 風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的重要性

傳統(tǒng)發(fā)電模式主要將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，但在能量轉(zhuǎn)變過程中，對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞，而且污染處理成本較高。風(fēng)力資源為綠色可再生資源，其在轉(zhuǎn)變電能過程中，不會(huì)產(chǎn)生任何污染物質(zhì)，切實(shí)實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)我國經(jīng)濟(jì)綠色可持續(xù)發(fā)展。現(xiàn)階段，我國重視風(fēng)能資源的開發(fā)，風(fēng)力發(fā)電廠規(guī)模不斷擴(kuò)大，風(fēng)力發(fā)電量逐漸增加，滿足人們的用電需求。為了推進(jìn)風(fēng)力發(fā)電的快速發(fā)展，應(yīng)重視風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)離網(wǎng)型風(fēng)電形式優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮的目的。相比較于傳統(tǒng)火力發(fā)電，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)具有眾多優(yōu)勢(shì)，主要包含施工周期較短、占地面積較少、污染物排放較少，對(duì)推動(dòng)智能化電網(wǎng)管理有積極意義。風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)電能的充分利用，并提高潔凈能源的運(yùn)用價(jià)值。

2 風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)

我國現(xiàn)階段風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)主要分為2種類型，一種為同步風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)，另一種為異步風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)，無論是哪種風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)，均可以完成電能的供應(yīng)及有效輸出。

2.1 同步發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)

同步發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)的實(shí)際工作狀態(tài)能夠在形成無功功率的同時(shí)實(shí)現(xiàn)有功功率的輸出，其周波較為穩(wěn)定，所產(chǎn)生的電能質(zhì)量較高，確保終端用電設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，被廣泛地運(yùn)用在電力系統(tǒng)中。但其具有一些弊端，即無法有效控制風(fēng)速，使得運(yùn)行轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩?zé)o法保持穩(wěn)定運(yùn)行，并對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生較大的沖擊，降低設(shè)備的使用壽命。同步發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用期間，其常常出現(xiàn)運(yùn)行所需精度與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩之間不符的問題，降低了電能質(zhì)量，難以保障最終形成的電壓與電網(wǎng)電壓保持一致。另外，若電力系統(tǒng)工作人員在進(jìn)行并網(wǎng)過程中無法高效控制該技術(shù)，極易出現(xiàn)失步或者無功振蕩等問題，影響電能質(zhì)量。為了擴(kuò)大同步發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用范圍，應(yīng)借助在電機(jī)與電網(wǎng)間安置變頻裝置技術(shù)實(shí)現(xiàn)，加快同步發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用速度。

2.2 異步發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)

與同步發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)相比較，異步發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)并不需要高精度機(jī)組調(diào)速，其僅需要保持基本轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速就可以實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)操作。異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)能夠可靠穩(wěn)定的運(yùn)行，且控制裝置較為簡單。但隨著異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)發(fā)展，凸顯諸多問題影響電能質(zhì)量，尤其是并網(wǎng)后所產(chǎn)生的較大沖擊電流，增加風(fēng)電機(jī)組電力安全隱患；另外，異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)后，容易出現(xiàn)磁路飽和情況，進(jìn)而增加勵(lì)磁電流，降低系統(tǒng)功率。為了保障異步發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定安全，應(yīng)強(qiáng)化對(duì)異步風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)督。相比較于同步發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)，異步發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)較為復(fù)雜，若無法直接進(jìn)行并網(wǎng)，則會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊電流，影響電力系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。要想實(shí)現(xiàn)異步發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)的廣泛推廣，電廠運(yùn)行部門需做好相應(yīng)的預(yù)防措施。

3 風(fēng)能質(zhì)量控制策略

3.1 電壓波動(dòng)以及閃變抑制

在風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)中，抑制電壓波動(dòng)以及閃變是控制電能質(zhì)量的重要措施之一。因此可在電力系統(tǒng)運(yùn)行中添加有源電力濾波設(shè)備、動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)設(shè)備，其中前者可實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓閃變現(xiàn)象的控制，后者實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓波動(dòng)的控制。有源電力濾波設(shè)備可對(duì)負(fù)荷電流波動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的無功電流進(jìn)行補(bǔ)償。在電力濾波設(shè)備中放置具有關(guān)斷功能的電子器件，可實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)電源的有效替換，并將畸變電流向電壓負(fù)荷輸送，促使電力系統(tǒng)向負(fù)荷輸送加正弦基波，保障電能的質(zhì)量。在電力系統(tǒng)中運(yùn)用有源電力濾波設(shè)備，凸顯其諸多優(yōu)勢(shì)，即閃變補(bǔ)償率高、電壓波動(dòng)范圍大，進(jìn)而保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)設(shè)備可實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓快速變化進(jìn)行有功、無功功率的補(bǔ)償。在功率補(bǔ)償裝置中，具有儲(chǔ)能單元的補(bǔ)償裝置發(fā)揮著無功補(bǔ)償裝置不可比擬的作用，其可實(shí)現(xiàn)對(duì)電能質(zhì)量的有效提升。在動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器內(nèi)設(shè)置儲(chǔ)能單元，其可實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)荷電壓的實(shí)時(shí)補(bǔ)償，明確解決電力系統(tǒng)中電壓波動(dòng)問題，增強(qiáng)電能質(zhì)量控制水平。在電壓波動(dòng)抑制中，動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)設(shè)備發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

3.2 增強(qiáng)電能消納水平

現(xiàn)階段，我國并未實(shí)現(xiàn)全國電網(wǎng)智能聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)，若是部分地區(qū)發(fā)電量超高，則會(huì)出現(xiàn)窩電現(xiàn)象，影響風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)發(fā)展。究其原因，部分地區(qū)傳統(tǒng)火力發(fā)電的電能能夠滿足該地區(qū)人們的用電需求，風(fēng)力發(fā)電廠成為可有可無的基礎(chǔ)設(shè)施。風(fēng)力發(fā)電廠若長時(shí)間未能得到有效運(yùn)用，使得風(fēng)力發(fā)電設(shè)備閑置，會(huì)造成社會(huì)資源浪費(fèi)。為了提高風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的利用率，降低社會(huì)資源浪費(fèi)率，鼓勵(lì)地區(qū)建設(shè)過程中提升電能利用水平，并依據(jù)地區(qū)實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)電能價(jià)格的調(diào)整，確保當(dāng)?shù)厝藗兡軌虺浞掷蔑L(fēng)力發(fā)電的電能，減輕傳統(tǒng)火力發(fā)電廠的電能輸送，對(duì)保護(hù)周圍環(huán)境有積極影響。另外，依據(jù)不同地區(qū)的用電高峰調(diào)節(jié)用電電能輸送情況，科學(xué)合理制定調(diào)峰機(jī)制推進(jìn)風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)工作的開展。風(fēng)力發(fā)電反調(diào)峰作用說明其輸出功率不穩(wěn)定，為了保障其反調(diào)峰作用的正常發(fā)揮，應(yīng)建立智能化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)用電峰值進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，確保風(fēng)力發(fā)電與電網(wǎng)運(yùn)行互補(bǔ)，提高風(fēng)電并網(wǎng)的供電質(zhì)量。

3.3 實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)智能化發(fā)展

風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生的沖擊較大，為了降低沖擊力度，應(yīng)在電網(wǎng)設(shè)計(jì)過程中，重視風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的影響，避免繼電保護(hù)裝置產(chǎn)生誤動(dòng)現(xiàn)象，嚴(yán)重影響電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。另外，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組融入電網(wǎng)的同時(shí)，將智能化設(shè)備融入，能夠有效解決電壓閃變、諧波等問題，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。在電力事業(yè)快速發(fā)展中，電網(wǎng)智能化為主流方向，其有助于實(shí)現(xiàn)電能的高效輸送，降低窩電現(xiàn)象的發(fā)生率，平衡各地區(qū)電能需求量，實(shí)現(xiàn)電能資源的充分利用，降低社會(huì)資源的浪費(fèi)率。

3.4 機(jī)組設(shè)計(jì)改進(jìn)

在風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)中，不僅要重視風(fēng)力發(fā)電設(shè)備自身質(zhì)量問題，也需要重視不同環(huán)節(jié)的銜接質(zhì)量。在電力系統(tǒng)中，風(fēng)電機(jī)組為重要組成部分，為了保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，既要從設(shè)備可靠性方面入手，也需要從系統(tǒng)可靠性方面分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全方位策略的制定，使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組取得預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益。控制風(fēng)電場的額外投資，實(shí)現(xiàn)用電成本的有效控制，對(duì)提升發(fā)電量有著積極影響；且選擇自重較輕、體積較小、運(yùn)行效率較高的風(fēng)電機(jī)組，對(duì)控制風(fēng)電場成本有重要作用。另外，以風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)改進(jìn)工作實(shí)現(xiàn)設(shè)備可靠性的提升，對(duì)風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)工作有積極作用。

4 結(jié)語

綜上所述，在電力事業(yè)快速發(fā)展中，重視風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力資源的有效開發(fā)與運(yùn)用，踐行環(huán)境保護(hù)理念的同時(shí)提升電能質(zhì)量。另外，明確不同風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)劣勢(shì)，并通過電壓波動(dòng)以及閃變抑制、增強(qiáng)電能消納水平、實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)智能化發(fā)展、機(jī)組設(shè)計(jì)改進(jìn)等策略實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量的控制，推進(jìn)風(fēng)力電網(wǎng)并網(wǎng)發(fā)展。