風力發電并網及電能質量控制的相關探討

王軼夫

摘要：近年來，隨著電力電子技術的不斷發展，為了改善風力發電的性能，在電網接入與控制等方面提出了新方法。成本越來越低的電力電子技術不僅可以通過調整扇片速度來獲取更多的風能，還可以為風電并網系統中存在的各種電能質量問題（比如諧波、無功等）提供科學、有效的解決方案。正因為有電力電子技術的支撐，風力發電備受關注。作為風力發電中的關鍵技術，并網技術直接決定了風力發電的最終效果，因此，有必要對其進行深入的研究，最大化地發揮這項技術的效能。

關鍵詞：風力發電并網;電能質量控制;相關探討

前言

風能資源是可再生的潔凈無污染資源，是最具有開發性的資源之一，隨著我國風力發電技術的提高，我國已經從小型風力發電技術發展到了大型風力發電機組并網技術，即就是我們常說的風力發電場并網運行。在發電過程中，采用大型風力發電機組并網運行能夠更高的對風力資源的利用、提高發電效率、節約發電成本，最主要還能給電能質量帶來比較良好的影響，取得了電能質量控制卓越的成果，緩解了我國用電緊張的情況，提高了電能質量，為人們的生活提供了保障。

1 風力發電并網技術

1.1 優勢

風力資源對任何一個城市來說，都是非常重要的自然資源，利用風力資源發電已經成為當今社會的主題，傳統的風力發電技術已經沒有辦法適應現階段快速發展的社會，因此必須采用先進的風力發電并網技術。這種技術的優勢在于能夠充分利用風力資源，節省成本，其根本原因在于“并網”。并網在電力行業的解釋為：發電機組的輸電線路與輸電網接通（開始向外輸電）。這種方式滿足了廣大人們的用電需求，不僅可以將電力資源及時輸出，而且在供應方面也達到了較高的水平，為持續供電提供了保障。

1.2 實施對象

任何一項科學技術都不能完全停留在理論上，必須進行實踐。風力發電并網技術作為一項比較先進的技術，必須在人們的工作和生活中進行實踐。在實施的時候，首要要以一部分人為實施對象，比方說工作族或者普通老百姓，他們是社會上數量較大的群體，以他們為實施對象，可以比較準確的反映出風力發電并網技術的實施效果。其次，要在一些上流社會的人群中進行實施，因為這部分人在生活和工作中用電量比較高，具有一定的代表性，如果風力發電并網技術能夠保證這部分人的用電需求，那么就可以進行廣泛的應用。第三，要在某一部分企業和單位中實施，企業和單位的用電量是相當龐大的，個體的用電量根本沒有辦法和企業、單位相比，因此，要在企業和單位中實施，如果風力發電并網技術能夠供應用電，說明有一定的可行性，如果出現問題，可以及時的改正。對企業和單位來說，是有一定益處的。如果能夠適應企業和單位的用電，那么對于社會上的家庭用電供給，應該不會有什么大的問題。

1.3 注意事項

任何一項新的技術都會有一些注意事項，無論是較高的科學技術，還是比較普通的實用技術，對于所有人來說，都要遵守一定的規則，風力發電并網技術也是如此。首先，風力發電并網技術要注意繼電保護。簡單來講，就是在設置保護與確定保護定值要考慮到的一些因素，比方說，目前一般風機出口電壓是低壓系統，從35kv側的等值電路來看，風機及相應的低壓電纜相當于一個很大的限流電抗，短路電流無法送出。另外，風機自身也需要有全面的微機保護。其次要注意電網電壓的調整，主要表現在有些風電場處于電網末端，電壓較低，在進行風電場設計時有一項很重要得工作就是變壓器電壓分接頭設計，既要保證風機的出口電壓，又要確保線路上其它用戶的要求。以上兩點在風力發電并網時需要格外注意，一旦出現問題，基本上可以從這兩方面著手;在改進技術的時候，也可以從這兩方面出發。

2 控制電能質量的具體策略

2.1 抑制諧波

對電能質量進行控制首先可通過抑制諧波來實現，在系統中添加靜止無功補償設備，電抗器、可投切電容器等裝置使禁止無功補償設備中所包含的，其能夠確認無功功率有沒有出現變化，對變化狀態的無功功率加以跟蹤，具有反應速度快，反應及時的優點。靜止無功補償設備能夠有效調節電壓起伏現象，如風速不穩定所導致的電壓起伏現象，最終達到消除諧波的效果，使風力發電機組運行狀況不影響到電網電能質量。

2.2 抑制電壓波動以及閃變

2.2.1添加有源電力濾波設備在系統當中

實際工作中為了避免電壓閃變現象的出現，可以再劇烈波動負荷電流出現的時候，對因為負荷變化導致的無功電流加以補償，使負荷電流得到及時補償。可關斷電子設備是有源電力濾波設備中所用到的電子零件，因此系統電源可以用電子控制設備替換，向電壓負荷輸送畸變電流，使系統能夠確保把正弦基波電流只向負荷提供。有源電力濾波設備有著反應速度快、電壓波動范圍大、設備可靠性強，穩定率高、閃變補償率高的優點。

2.2.2添加動態電壓恢復設備在系統當中

可以添加動態電壓恢復設備在系統中在中低壓類型配電網的情況下，因為其同樣會發生電壓閃變問題在有功功率高速波動過程中。與此同時需要更加優秀的補償裝置，補償裝置要在提供無功功率的同時能夠補償有功功率，因為補償設備自身帶有儲能單元，故可以使電能的整體質量得到提升。

2.3 改善電能質量

對于電能質量而言，理想狀態為正弦波，但受一些因素的影響，波形會出現偏離，即產生電能質量問題。現階段，諸多城市中電能質量都不高，影響人們的正常工作及生活，所以改善與控制電能質量勢在必行。在電能質量改善中，首先，針對電功率因素進行改善，確保無功就地平衡，需要注意的是供電半徑要確保合理;其次，供電線路導線截面的選擇，對變電與配電設備合理配置，避免超負荷運行;最后，適當設置調壓措施，如變壓器加裝有載調壓裝置、串聯不暢、安裝靜電電容器或同期調試相機等，上述措施實際應用中，對電能質量都具有改善作用。此外，在電力系統運行過程中，還需要對人們的用電情況進行調查，尋找影響電能質量的原因，采取更有效、更具針對性的措施來改善電能質量。

3 結語

鑒于電壓波動與閃變和諧波等問題的存在，風力發電的電能質量始終都無法得到認可。因此，有效利用風能來提高風力發電系統的效率，減小電力諧波、并網沖擊，讓功率因素得到實質性的提升是目前我國風力發電領域需要重點研究的課題之一。只有解決了這些問題，才能充分體現出風力發電的效能。

參考文獻：

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