風力發電并網技術及電能質量控制對策探析

李代

摘要：當下風力發電成為我國對于風力資源應用的重要方式，隨著風力發電行業的不斷發展，風力電網系統的構建同樣也越來越完善，可以服務于更多的區域。在風力發電技術的應用中，為了取得更為理想的作用價值，并網技術需要予以高度關注，確保風力發電產生的電力能源可以更好并入原有電網體系中，有效應對該環節出現的不良干擾因素。

關鍵詞：風力發電;并網技術;電能質量;控制對策

1風力發電并網技術的基本概述

1.1同步風力發電機組并網技術的概述

同步風力發電機組并網技術是為了保證發電機組運行的輸出功率穩定性而將風力發電機和同步發電機相結合，并為風力發電功能提供相應的無功功率和周波穩定支持。由于同步風力發電機組有著體積小、結構緊湊、工作效率高和成本穩定等特點，有著廣闊的應用范圍。加之其維護成本較低，可以負載的轉速較高，保持周波的穩定，有效的提升風力發電能源的質量，對于促進我國可持續能源的應用和風能建設的發展有著積極的促進作用。可以說，同步風力發電機組并網技術在風力發電行業中占據著相當大的比重，在其實踐應用中也存在著轉子轉矩出現波動進而影響發電機組并網調素準確性的問題，將變頻器安裝至電網和發電機組之間，就成為提升并網質量和減少電力系統震蕩的主要途徑。

1.2異步風力發電機組并網技術的概述

相對于同步電力發電機組并網技術，異步風力發電機組并網技術是利用轉差率和電力運行的復合進行目標的調整，相對粗狂的運轉模式對于調速精度方面的要求較低。因此這種并網技術可以實現設備結構和體系的簡化，盡可能的降低設備安裝的繁瑣度和整體發電成本。同時，該并網技術也會導致電流過大，降低整體電網的電壓水平，威脅到電網運行的安全。

2風力發電并網技術

2.1同步風力發電機組并網技術

同步風力發電機的工作效率高、體積小、結構緊湊、成本低、可靠性高、維護量小，同步發電機的無功功率和有功功率是同時輸出的，發電機的轉速平穩負載特性強，周波穩定，發電機組發電電能質量高，在風力發電中同步風力發電機的應用十分廣泛，幾乎大部分企業都擁有同步風力發電機組并網技術。但同步風力發電機并不全是優點，實際進行發電過程中同步風力發電機組對風力的控制較弱，無法形成穩定的電機運轉，轉子轉矩上下波動，不能控制在一定的參數范圍內，進行各個發電機的并網時，對發電機是有要求的，發電機的頻率要與系統頻率相同，發電機出口電壓與系統電壓相同，其最大誤差應在百分之五以內，發電機相序與系統相序相同，發電機相位與系統相位相同，但同步發電機組往往無法達到上述的精度標準，會有一些系統誤差。并網時，要求操作工人對發電機組進行調節，實現控制發電機組與系統連接，但如果這個過程出現了失誤，可能會在負載突然變化時由于轉子有慣性，轉角不能立即穩定在新的數值，在新的穩定值左右出現若干次擺動的情況。

2.2異步風力發電機組并網技術

異步風力發電機組并網技術與同步風力發電機組并網技術相比，不需要高精度的機組調速在實際工作中，不需要保持同步，基本保持轉速與同步轉速相同就可以實施并網。異步發電機與風力發電機組相搭配具有著不需要復雜控制裝置的優點，這得益于其只需要依靠轉差率便可以調節負荷的特點。其并網后不會出現同步風力發電機組并網技術那樣失步、無振蕩的問題，其運行時有著較強的可靠性，穩定性高。但是異步風力發電機組并網技術也有一定的缺點：（1）大沖擊電流容易在工作人員直接進行并網操作時產生，導致電壓下降，不利于系統的穩定運行。（2）系統需要工作人員補償一定的無功功率，因為異步風力發電機組并網技術系統自身無法形成無功功率。（3）同步轉速會隨著不穩定系統頻率超過上限的同時相應的加快，會使異步發電機轉化為電動狀態由原來的自發電狀態，而異步發電機電流也會因為不穩定系統頻率值下降而大幅增加，過載現象也會因此產生。在使用異步風力發電機組并網技術時需要有工作人員確保發電機組能夠一直處于穩定運行的狀態。

3解決風力發電并網技術問題和提高電能質量控制的措施

3.1做好諧波抑制措施

影響風力發電并網技術質量的因素有很多，其中，電能的質量情況在其中占有非常重要的地位。為了最大程度的提高電能的利用效率，相關的技術人員主要采取的方式是通過對結合組靜止無功補償器進行使用，來對影響諧波的因素進行抑制。由于我國電力行業的發展在最近幾年來受到了人們的廣泛關注，電能設備的發展方向朝向多元化、豐富化的方向發展，現階段，市場上抑制器的種類也越來越豐富。諧波抑制工作使用的抑制器是組合型的，由可投切電容器、電抗器以及諧波濾波裝置構成，這種抑制器與其中類型的抑制器相比，功率的轉化速度加快，可以對風力情況進行追蹤檢查，可以在短時間發現不穩定的情況，并且對這種情況進行及時的解決，提高抑制諧波的效率以及風力發電的質量情況。

3.2動態電壓恢復器的應用

在中低壓配電網中，有功功率進行快速波動也會造成電壓閃電的情況的發生。為了解決這種情況，就需要要求補償裝置在對無功功率進行補償的同時，還有能夠提供瞬時有功功率的補償。動態電壓恢復器是帶有儲能單元的補償裝置，他的出現取代了傳統的無功補償裝置。能單元，能夠在ms級內以正常電壓和故障電壓的差值，向系統注入電壓，可以有效解決系統電壓波動對客戶的影響。動態電壓恢復器能夠在非常短的時間內向系統傳輸電壓，可以有效的改善電能質量和動態電壓，是解決電壓波動、諧波等動態電壓質量問題的最佳方法。

3.3提升設備可靠性，優化機組設計

對于發電業務，除了要關注設備本身的問題，更希望的是把發電廠中的風力發電機組、輸電線路、SVG、變電設備等各個環節連在一起，從設備的角度來看，而對于設備廠商，比如風機，是一個相對獨立、完整系統，但從我們的角度，卻是整體的一環。兩者之間對于可靠性管理的側重點有相同，也有不同。無論是設備的可靠性，還是系統的可靠性，還是要從技術和管理兩個層面串起來，整體考慮如何做到真正的可靠。在現有風電場投資經濟模型下實現風電場的預期收益，必須使用大兆瓦、高效率、小體積、低重量、便于運輸、吊裝安全的風電機組，以實現風電場整體投資不增加的情況下，提升發電量，降低度電成本。同時技術路線的多樣化亦可推動風電機組技術進步，還有綠色制造也是在風電發展建設中需要重點考慮的問題。總體來看，未來風電行業的技術發力點集中在以下方面：增大風電機組的單機容量;提高葉輪的捕風能力;提高風能轉換效率;提高機組及部件質量;增強機組運輸、安裝便捷性;增強機組環境適應性等，相關風電企業要進一步提升設備可靠性，研究機組優化的有效措施，促進整體風電機組工作效率的提升。

結束語

風力發電并網技術的應用是能源結構優化調整的必然趨勢，也是可持續發展的重要舉措，為了保證風力發電能源的質量以及電力運輸的穩定性，就需要做好相應的發電機組和設備的優化管理，注重諧波抑制和電網信息分析，提升技術人員的專業水平，加強電網故障診斷，全面提升風力發電能源的質量。

參考文獻

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