風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)及電能控制研究

趙亮

摘要：風(fēng)能資源的可利用性極強(qiáng)，為了將風(fēng)能資源有效利用，我國(guó)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)也不斷的進(jìn)行優(yōu)化，推動(dòng)了風(fēng)力發(fā)電廠建設(shè)的步伐，完善了我國(guó)整體的電網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)。在此背景下，本文首先介紹了同步并網(wǎng)與異步并網(wǎng)兩種風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)。其后，探討了諧波、電壓波動(dòng)等因素對(duì)風(fēng)力發(fā)電質(zhì)量的影響。最后，針對(duì)相關(guān)影響因素提出了行之有效的電能控制對(duì)策。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電;并網(wǎng)技術(shù);電能控制

引言：近年來(lái)，在煤炭資源日益枯竭、低碳理念深入人心的時(shí)代背景下，“如何用新能源代替部分傳統(tǒng)能源，進(jìn)而緩解社會(huì)整體供電壓力”這一問(wèn)題越來(lái)越受到社會(huì)各界的高度關(guān)注。基于此，將風(fēng)能資源納入到發(fā)電能源體系當(dāng)中，并實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)工程的優(yōu)化建設(shè)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。所以，我們有必要對(duì)風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)及其能源控制要點(diǎn)進(jìn)行探究討論。

1風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)

現(xiàn)階段，我國(guó)主要是利用轉(zhuǎn)化天然能量的方式來(lái)進(jìn)行發(fā)電，這種方式不僅實(shí)現(xiàn)了可再生能源的合理利用，還豐富了我國(guó)電力資源的來(lái)源，并且發(fā)電技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的較為先進(jìn)，主要包括風(fēng)力發(fā)電、水力發(fā)電以及火力發(fā)電。在這之中，風(fēng)力發(fā)電是一項(xiàng)重要的技術(shù)手段。具體來(lái)講，現(xiàn)階段風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)主要有如下類型：

1.1同步并網(wǎng)技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的最佳效果，就是實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與同步發(fā)電機(jī)組處在相同的工作步調(diào)。風(fēng)力發(fā)電是借助風(fēng)能資源發(fā)電的一種方式，由于其本身的特殊性，在發(fā)電的過(guò)程中會(huì)受到風(fēng)向、風(fēng)速以及風(fēng)力等多種因素的影響，缺乏穩(wěn)定性。在這種情況之下，發(fā)電的轉(zhuǎn)子也會(huì)受到影響，呈現(xiàn)出不穩(wěn)定的狀態(tài)，導(dǎo)致出現(xiàn)風(fēng)電并網(wǎng)調(diào)速與同步發(fā)電機(jī)的精度無(wú)法精準(zhǔn)匹配的現(xiàn)象，容易引發(fā)失步情況的產(chǎn)生。相關(guān)的技術(shù)人員一直將風(fēng)力發(fā)電同步并網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)和推廣視為工作的重點(diǎn)，并且已經(jīng)收獲了一定的成果，幫助風(fēng)力發(fā)電及其運(yùn)營(yíng)工作實(shí)現(xiàn)高效化。

1.2異步并網(wǎng)技術(shù)

異步并網(wǎng)技術(shù)的含義是，將風(fēng)力發(fā)電動(dòng)力組與異步發(fā)電動(dòng)力組進(jìn)行結(jié)合，再將二者以一致的步調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)。相較于同步并網(wǎng)技術(shù)而言，這種技術(shù)在使用的過(guò)程中不會(huì)受到太多的限制，發(fā)電轉(zhuǎn)子在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，風(fēng)電并入到電網(wǎng)系統(tǒng)中使用到的異步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速只要與發(fā)電轉(zhuǎn)子處在一個(gè)相同的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，就可以達(dá)成穩(wěn)定的發(fā)電以及運(yùn)行的目標(biāo)，同時(shí)，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用也有效避免了出現(xiàn)失步現(xiàn)象，發(fā)電和供電設(shè)備在運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性也較強(qiáng)。不過(guò)，在實(shí)際的應(yīng)用中，這種異步并網(wǎng)技術(shù)仍舊存在著一些問(wèn)題，例如，一些區(qū)域在使用了這種技術(shù)之后，由于電壓降低或沖擊電流過(guò)大等現(xiàn)象的存在，導(dǎo)致整個(gè)風(fēng)力發(fā)電的系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行，甚至出現(xiàn)癱瘓的情況，為發(fā)電工作帶來(lái)了風(fēng)險(xiǎn)。基于此，在應(yīng)用這種技術(shù)時(shí)，首要任務(wù)就是要做好前期的準(zhǔn)備工作，借助一些科學(xué)的手段，為異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的平穩(wěn)運(yùn)行提供保障。

2風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)質(zhì)量的影響

2.1諧波影響

在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)并入到電網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同程度的諧波。諧波的出現(xiàn)主要是由于以下兩點(diǎn)：第一，在風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中，會(huì)使用到一種逆變器，而這種逆變器在一定程度上會(huì)引發(fā)諧波的產(chǎn)生;第二，在接通風(fēng)力電源之后，其在工作的過(guò)程中會(huì)形成一種諧波源，進(jìn)而導(dǎo)致出現(xiàn)諧波。諧波的出現(xiàn)會(huì)為整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的質(zhì)量帶來(lái)不利的影響。除此之外，在當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)使用到一種軟并網(wǎng)技術(shù)，這種技術(shù)會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)過(guò)大的沖擊電流，當(dāng)外界的風(fēng)速高于切出的風(fēng)速之時(shí)，風(fēng)機(jī)就無(wú)法維持在其設(shè)定好的處理狀態(tài)，這會(huì)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的電能質(zhì)量帶來(lái)負(fù)面影響。

2.2電壓波動(dòng)與閃變

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)并入到電網(wǎng)中再進(jìn)行發(fā)電時(shí)，會(huì)對(duì)電壓造成一定程度的影響，例如，出現(xiàn)電壓的波動(dòng)與閃變。將風(fēng)電并系統(tǒng)入到電網(wǎng)中時(shí)，如果此時(shí)配電變壓器與連接位置之間相隔的距離較近，對(duì)于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中電壓的影響不大，電壓閃變現(xiàn)象也不明顯，但會(huì)對(duì)電流產(chǎn)生較大的影響，造成饋線周邊的電壓出現(xiàn)波動(dòng)的情況，并且幅度較大。這對(duì)發(fā)電設(shè)備會(huì)造成較為嚴(yán)重的損害，進(jìn)而導(dǎo)致運(yùn)行狀態(tài)出現(xiàn)異常。與此同時(shí)，在電網(wǎng)系統(tǒng)中并入風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)之后，整個(gè)電網(wǎng)的電壓也會(huì)增加，加之當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電中使用的最為廣泛的電機(jī)設(shè)備就是異步電機(jī)，在其正常運(yùn)行時(shí)，就會(huì)在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)構(gòu)建的過(guò)程中消耗掉大量的無(wú)功功率，并網(wǎng)之后就會(huì)增加電網(wǎng)整體線路的壓降。

3風(fēng)力發(fā)電電能控制的要點(diǎn)

3.1控制并網(wǎng)諧波

控制并網(wǎng)諧波是用來(lái)控制風(fēng)力發(fā)電電能質(zhì)量的一種科學(xué)方法，可以有效緩解在電網(wǎng)中并入風(fēng)電系統(tǒng)所帶來(lái)的負(fù)面影響，并且這種方法已經(jīng)發(fā)展的較為成熟。一般情況下，可以在電網(wǎng)系統(tǒng)中安裝一些靜止無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，這種設(shè)備可以對(duì)無(wú)功功率的狀態(tài)及變化進(jìn)行判斷，并對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)密的追蹤，在實(shí)際的使用中收獲到的效果較好，精準(zhǔn)度較高。與此同時(shí)，這種設(shè)備還可以對(duì)電壓的起伏程度進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)諧波的消除，為電網(wǎng)系統(tǒng)在并入風(fēng)電之后，依舊可以維持在一個(gè)穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)提供了保障。

3.2控制電壓波動(dòng)與閃變

在控制電壓波動(dòng)與閃變時(shí)，主要應(yīng)用的是以下兩種方法：第一，在電網(wǎng)系統(tǒng)中安裝有源電力濾波設(shè)備。想要避免在風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中出現(xiàn)電壓閃變，就一定要在產(chǎn)生較大幅度的負(fù)荷電流波動(dòng)之前，補(bǔ)償由于這種波動(dòng)帶來(lái)的無(wú)功電流，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷電流的補(bǔ)償。在有源電力濾波設(shè)備中應(yīng)用可關(guān)斷電子設(shè)備零件，能夠?qū)崿F(xiàn)畸變電流向電壓負(fù)荷傳輸;第二，在電力系統(tǒng)中安裝優(yōu)良補(bǔ)償裝置，這種裝置的使用，可以幫助抑制電壓波動(dòng)，其本身所具備的可存儲(chǔ)能量單元，可以補(bǔ)償被提供出去的無(wú)功功率，減輕由于電壓變動(dòng)所帶來(lái)的不利影響，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電能質(zhì)量控制的目標(biāo)。

總結(jié)：綜上所述，作為一種清潔能源，風(fēng)能資源有著很高的利用價(jià)值，在當(dāng)前我國(guó)普遍重視能源問(wèn)題的環(huán)境之下，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)已經(jīng)成為發(fā)電的一項(xiàng)主要途徑，并且日趨成熟。盡管當(dāng)前可以應(yīng)用的并網(wǎng)技術(shù)收獲了良好的效果，但仍舊有一些問(wèn)題。為了降低并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響，就要對(duì)已有經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行科學(xué)的分析與總結(jié)，對(duì)風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)和電能質(zhì)量控制進(jìn)行深入的研究，運(yùn)用多種可行措施實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)供電的高質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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