關于風力發電機組并網技術問題探討

張炳凱

大唐三門峽發電有限責任公司 河南 三門峽 472143

風能資源之所以被我國大力開發，主要因為風能資源擁有可再生、無污染等優點，唯一的缺點是風能資源發展的時間過短，風力發電機組并網技術容易出現問題，尤其在并網與脫網瞬間，時間看似短暫，但對于局部電網影響重大，如不能合理使用風力發電機組，電網電壓就會因短暫沖擊，發生大規模脫網事故，給國民生活帶來不便。為改善電網不穩定情況，需要將風力發電容量繼續增大，才能給大眾用戶提供安全并穩定的清潔性能源。

一、風力發電機組并網方式概述

我國風力發電技術的成熟，讓風能資源得到發展，并在清潔性能源中占領了重要地位。根據我國目前使用的風力發電機組并網方式，將其分為以下三種方式，分別介紹并網方式存在的優點以及缺點。

（一）同步風力發電機組

同步風力發電機組在進行并網過程中，需要在合閘前避免電流沖擊，然后注意轉軸扭矩是否符合標準，為了防止并網過程中出現某環節失誤，需要將風力發電機的端電壓進行調整，將端電壓設置成與電網相同電壓；風力發電機的頻率需適當調整，保證發電機頻率是與電網的頻率在同一頻道內；風力發電機的相序需要進行調整，將相序設置成為與電網相同相序。同步風力發電機在運行過程中具有多種能力，可有效保證輸出的電能質量。但在并網運行前提下，則需要為其提供變頻器，變頻器功率必須要比風力發電機組功率大，借助功率較大的變頻器，調節并網時速，讓其更加穩定，才能達到期望值。因此，并網所需控制系統功率要極其強大，無疑中增加了成本，但隨著我國科學技術的發展，已經有適合的直驅風機（金風1.5MW）在同步風力發電機組中使用，也取得了不錯的成果。

（二）異步風力發電機組

異步風力發電機組與同步風力發電機組不同的地方在于，異步風力發電機組在并網過程中不需要進行同步操作，便可進行并網。異步風力發電機組只需要風力發電機組的相位、頻率、電壓大小處于一定范圍內，就可輕松實現并網發電，十分便捷，最重要一點是可以保證并網發電穩定性。異步風力發電機組并網過程中由于穩定性較強，所以在風電機組并網過程中比同步風力發電機使用范圍廣。

1、異步風力發電機組的并網方式

異步風力發電機組機組在采用的并網方式，主要是雙向晶閘管控制的軟啟動方法，也可將其稱之為軟投入法，主要運作方式是，利用風力機與發電機運行速度，在運行過程中斷路閉合器是在發電機的輸出端，將其與雙向晶閘管和電網連接，即可達到雙向晶閘管運行增大效果，實現異步風力發電機組的并網。此時，還需及時觀察電流方向，是否已經被雙向晶閘控制，爭取將并網沖擊電流控制在一定程度內，讓并網以穩定的方式進行。并網穩定運行過程結束后，微處理機會發生結束信號，將其中一組開關準確的連接雙向晶閘管，連接過程中需要利用短接方式，最后結束異步風力發電機組并網過程。

2、雙饋異步風力發電機組的并網方式

雙饋異步風力發電機組進行并網時，最大優勢是可以在保證穩定性的同時可與電網直接連接，雙饋異步風力發電機只需通過相交變頻器，就可接入已有電網。雙饋異步風力發電機組在并網連接過程中，主要擁有以下特點：可以帶動風力發電機組轉速，將風力機與發電機轉速同時提升，將電壓、同步、相控制在變頻器內，保證連接電網速度，同時避免并網過程中出現的電流沖擊。部分風力機轉矩轉速不停止，使用雙饋異步風力發電機機組可以讓風力機停止轉矩，保證在靜止狀態啟動雙饋電機運行，實現電動機工況分析。風力發電機的轉速可以進行調整，只要熟練掌握風速、負荷變化就能使風力機轉速保持在最佳葉尖速，幫助電網最大程度發揮電能輸出。雙饋發電機勵磁可以通過勵磁電流的頻率、幅值和相位進行調節，調節勵磁電流頻率，風力發電機運行過程中產生變速，也可保證輸出電力頻率的穩定性；調節勵磁電流的幅值和相位，可保證風力發電機輸出過程中功率目的。轉子電流相位發生轉變時，可以根據轉子電流產生的磁場空隙進行位移，改變雙饋電機與電網電壓位置的相對性，將電機功率角進行轉變，實現調節勵磁對功率產生的影響，平定電流有功功率及無功功率。雙饋異步風力發電機組，可以改變風能轉化效率，幫助并網控制更加可靠穩定，保證電網功率因數、諧波小，實現穩定并網控制。

二、風力發電機組并網之后需要注意的要點

風電場由于無法準確測算風的方向和速度，就會導致風力發電機組與電網連接過程中的電壓產生變化，尤其遇見陣風和漸變風時，并網難度將會大幅度增加，并且還會導致風力發電機組無法穩定運行。異步風力發電機組雖然可以保證并網過程中保證電網電壓穩定性，但還是會在并網過程產生瞬間電網電壓水平不標準的情況，尤其是電網電壓水平降低后，產生的不良影響。不過，對于這方面我國現有科研團隊已經找到了解決方法，就是利用無功補償電容器，在并網過程中幫助異步風力發電機組進行并網連接，保證并網過程中電網電壓一直處于穩定狀態。

結語：

風力發電機組在未來電力發展中十分重要，并網技術也需不斷重視，本文中指出了風力發電機組在并網過程中各自的優缺點，希望相關科研團隊可對各種并網技術進行深入研究，保證電網電壓穩定，實現并網技術穩定性。電力是國民生活中不可或缺的一部分，需求量較大，質量要高，相關技術人員需不斷進取，在傳統發電方式中進行創新，為風能資源受眾群體提供穩定、安全的清潔性能源。