柔性直流輸電技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用

黃興富

（桂林供電局，541002）

柔性直流輸電技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用

黃興富

（桂林供電局，541002）

隨著人們越來越將環(huán)境保護(hù)作為科學(xué)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，最清潔的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)將是未來電力發(fā)展的一個重要方面。下文首先論述柔性直流輸電體系的發(fā)展情況，簡介柔性直流技術(shù)在我國電力系統(tǒng)中的相關(guān)優(yōu)缺點(diǎn)及其在電力工程中的使用范圍。接下來是對我國風(fēng)力發(fā)電的實(shí)際科研進(jìn)行探索，最后探討柔性直流輸電技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電中的并網(wǎng)使用。

環(huán)境保護(hù)；風(fēng)力發(fā)電技術(shù)；柔性直流輸電技術(shù)

0 引言

我國在國家規(guī)劃中，將大力發(fā)展與建設(shè)自然能源的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，希望能夠克服在風(fēng)能發(fā)電過程中存在的并網(wǎng)及電力運(yùn)輸方面的難題，需要將目前風(fēng)能發(fā)電的結(jié)構(gòu)做出相應(yīng)的規(guī)劃，確保能夠維持目前風(fēng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展態(tài)勢。在未來五年里讓中國風(fēng)能發(fā)電年裝機(jī)增長數(shù)量達(dá)到十五至二十吉瓦總量。同時大力開發(fā)海上的風(fēng)能，為環(huán)境的清潔做出貢獻(xiàn)，維持生態(tài)更好發(fā)展。

1 目前我國柔性直流輸電體系的發(fā)展?fàn)顩r

1.1 柔性直流輸電的基本原理

在上世紀(jì)九十年代前期，一般的直流輸電設(shè)備及交流輸電設(shè)備就開始達(dá)不到經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求了，該時期加拿大最先引出了柔性直流輸電的相關(guān)基礎(chǔ)理論，隨后此理論受到世界各國科研機(jī)構(gòu)的廣泛注意。在上世紀(jì)九十年代末期，瑞士的ABB公司最先運(yùn)用柔性直流的輸電科技在工程中，同時進(jìn)行專利申請，專利名稱是輕型直流輸電技術(shù)。隨后使其在實(shí)際工程中進(jìn)行充分使用。在2006年我國舉辦的有關(guān)柔性的輕型直流輸電體系重點(diǎn)科技探討會中，與會人員結(jié)合我國電網(wǎng)體系發(fā)展的具體狀況，發(fā)表了屬于我國的柔性直流輸電的發(fā)展方向意見，同時為了規(guī)避不必要的專利糾紛，此項(xiàng)技術(shù)在我國被稱為柔性直流輸電技術(shù)。

柔性直流運(yùn)輸電力科技為一類基于電壓源改變電流、脈寬控制器、可調(diào)開關(guān)元件的全新直流輸電科技。其為偏遠(yuǎn)的孤島供應(yīng)電力、地區(qū)輸配電力網(wǎng)絡(luò)的大容量改進(jìn)、結(jié)構(gòu)交叉式的并網(wǎng)、風(fēng)能發(fā)電電場的并網(wǎng)等各個方面得到科學(xué)合理的使用，其擁有較強(qiáng)的科技與經(jīng)濟(jì)優(yōu)點(diǎn)。柔性直流輸電科技同原本的直流輸電科技相比，其可以快速的提供有功功率運(yùn)行與無功功率運(yùn)行的改變、完善供電的質(zhì)量、減少諧波所占比例，將潮流調(diào)節(jié)運(yùn)用到實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)中來。如果電力系統(tǒng)存在問題時，工作人員在運(yùn)用柔性直流輸電的技術(shù)時需要融合電力系統(tǒng)的實(shí)際狀況對電力系統(tǒng)進(jìn)行有功功率情況及無功功率情況的幫助，確保體系能夠合理穩(wěn)定的快速工作，為電力體系的輸電環(huán)節(jié)提供安全保障。

1.2 柔性直流輸電科技在實(shí)際運(yùn)用中的優(yōu)勢

柔性直流輸電科技運(yùn)用的是脈沖寬度調(diào)節(jié)的元件來運(yùn)輸電能，其余以往的高壓直流體系及交流體系相對比可以發(fā)現(xiàn)，在諸多部分擁有顯著的科技優(yōu)點(diǎn)。

其中柔性直流輸電體系運(yùn)用能夠自動控制開關(guān)的電流是有特定元件提供的技術(shù)支持，可以有效降低濾波儀器的運(yùn)用，當(dāng)其在低通濾波的狀況中也可以取得想要的交流電壓與電流，但以往的直流輸電科技是通過晶閘管構(gòu)成的，因此沒有自動的關(guān)斷能力。還包括因?yàn)榉€(wěn)定監(jiān)控?fù)Q流場所與柔性直流輸電體系中的交流源是沒有必然聯(lián)系的，所以能夠抵御交流源的干擾行為，因此可以使交流電壓存在問題時直流運(yùn)輸仍能夠繼續(xù)工作。

2 風(fēng)能發(fā)電的理論基礎(chǔ)與較遠(yuǎn)距離的大功率運(yùn)輸

在規(guī)定頻率下同步發(fā)電設(shè)備及不同步發(fā)電設(shè)備中，如果風(fēng)的速度產(chǎn)生改變時，那么風(fēng)力發(fā)電設(shè)備還會以原有的速度運(yùn)行，來保障其提供的電力規(guī)律性。與此同時，其葉尖的速度會相對變慢，所以在該種狀況下一些風(fēng)能發(fā)電設(shè)備未能擁有姣好的風(fēng)力轉(zhuǎn)變能力。變速恒定頻率的風(fēng)能發(fā)電設(shè)備運(yùn)用新的風(fēng)能轉(zhuǎn)電科技，其能夠?qū)L(fēng)電機(jī)設(shè)備中最好的葉尖速度情況中的風(fēng)速進(jìn)行監(jiān)控，來保障更好的運(yùn)用風(fēng)能。變速恒定頻率的方式與恒速恒定頻率的方式相比，擁有更好的利用率，可能很好的提高陣風(fēng)的利用率同時可以較好的增加功率系數(shù)等不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢。就現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)而言有兩種科學(xué)手段來提供變速恒定頻率，為交流的勵磁雙向反饋型的風(fēng)能發(fā)電方法與永磁性的直驅(qū)風(fēng)能發(fā)電方法。

永磁性的直驅(qū)風(fēng)能發(fā)電體系內(nèi)的風(fēng)能設(shè)備與同步風(fēng)能發(fā)電設(shè)備二者之間運(yùn)用相接藕合的結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來，此種形式可以有效控制剩余風(fēng)能發(fā)電設(shè)備體系中的存在問題較多與保護(hù)難度較大的加速齒輪元件，使發(fā)電體系的設(shè)備構(gòu)造簡單化。我們知道永磁性直驅(qū)發(fā)電設(shè)備的構(gòu)造為：風(fēng)能設(shè)備同永磁性發(fā)電設(shè)備相互結(jié)合，其提供出的存在波動性的三相的交流電能，需要最先通過整流元件成為穩(wěn)定性是電能，接著通過逆變元件成為頻率一定三相的交流電能，最終通過升壓元件與電力系統(tǒng)結(jié)合并網(wǎng)。伴隨著全新型的風(fēng)能發(fā)電電場的建成，設(shè)備裝機(jī)容量不斷增長，長距離與較大功率的運(yùn)輸將為其提供技術(shù)保障。

不過我國已有的直流輸電網(wǎng)絡(luò)中的換流場所運(yùn)用部分監(jiān)控元件來提供有源的電力逆變，所以其的供電能力受到限制，比如就能選擇向有源的負(fù)荷進(jìn)行電力保障。當(dāng)電力系統(tǒng)的電壓值達(dá)不到要求時該類換電流行為存在換相不成功的情況，降低運(yùn)輸電能的穩(wěn)定性。

3 柔性直流輸電的風(fēng)電中的實(shí)際應(yīng)用

3.1 在風(fēng)電中具體實(shí)際問題

就目前我國電力系統(tǒng)來講，風(fēng)能發(fā)電區(qū)別傳統(tǒng)能源的優(yōu)點(diǎn)重點(diǎn)體現(xiàn)于下面幾個部分：

第一部分目前風(fēng)機(jī)設(shè)備的輸出電能在外界風(fēng)速的影響下存在不穩(wěn)定情況，雖然上文闡述其能夠被預(yù)測或控制，但是現(xiàn)在條件下還存在部分的不可預(yù)測及控制的情況，此情況為電力系統(tǒng)工作者的調(diào)度工作提出挑戰(zhàn)。

第二部分風(fēng)機(jī)設(shè)備的構(gòu)造不同，現(xiàn)在通用的大致分為非同步與同步及雙反饋這幾類發(fā)電設(shè)備。形成無功的問題，因此造成了電力系統(tǒng)的電壓存在誤差的故障，以后要在設(shè)備元件制造時將重點(diǎn)完善無功補(bǔ)償問題與輸出電壓調(diào)控機(jī)制，來降低其對電力系統(tǒng)的影響。

第三部分風(fēng)電的科學(xué)點(diǎn)往往同一般發(fā)電設(shè)備不一致，造成現(xiàn)代的電力系統(tǒng)工作的規(guī)范性有待提升，必須提供專業(yè)性的改造與補(bǔ)充。風(fēng)電設(shè)備的技術(shù)擁有其特有的工作原理，所以要完善相應(yīng)設(shè)備的操作方法及使用條例。

第四部分風(fēng)電場通常與用電地方存在較遠(yuǎn)的距離。此現(xiàn)象為電力的運(yùn)輸造成了難題。可能已有的電路結(jié)構(gòu)及框架不能滿足要求，需要加大對電網(wǎng)范圍的建設(shè)。任何地方，電網(wǎng)的擴(kuò)建都是最重要的困難，其不僅使供電成本增加，還會因?yàn)殚L距離造成電能的損失。

4 結(jié)語

隨著科技的不斷跨越式發(fā)展，我國柔性直流的運(yùn)輸電力科技將比任何運(yùn)輸電科技都有絕對性優(yōu)勢，我們有理由相信在未來電力系統(tǒng)中該種科技將帶動清潔的風(fēng)能發(fā)電、生物科技發(fā)電、廢棄物發(fā)電及電力網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)輸配送電能合理性等各方面的發(fā)展。我們可以得出柔性直流的輸電技術(shù)為在電壓源的換流器之上的一類更科學(xué)的直流運(yùn)輸電形式，在對其進(jìn)行深入探究后，我們有信心相信該項(xiàng)配電技術(shù)將在未來電力系統(tǒng)中占有一席之地。

[1]尹壽垚,翟毅,吳昊,季堃,宋鑫,楊啟京. 基于柔性直流輸電技術(shù)的分布式發(fā)電在城市電網(wǎng)中的應(yīng)用[J]. 江蘇電機(jī)工程,2013,04:9～12.

[2]付媛. 基于柔性直流聯(lián)網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制研究[D].華北電力大學(xué),2014.

[3]宋健. 含柔性直流輸電系統(tǒng)的潮流計(jì)算方法研究[D].沈陽工業(yè)大學(xué),2014.

[4]李童,胡月雙,姜威,王廣慶. 輕型直流輸電技術(shù)在近海風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用[A]. 中國造船工程學(xué)會近海工程學(xué)術(shù)委員會.中國造船工程學(xué)會近海工程學(xué)術(shù)委員會:,2009:5.

Application of flexible HVDC technology in wind power generation system

Huang Xingfu
(Guilin Power Supply Bureau，541002)

With the development of environmental protection as an important basis for the scientific development,the most clean wind power generation technology will be an important aspect of future power development.This paper discusses the development of the flexible HVDC system,and briefly describes the advantages and disadvantages of the flexible HVDC technology in the electric power system of China and its application in electric power engineering. The next is to explore the practical scientific research of wind power,and finally to discuss the use of flexible HVDC technology in wind power generation.

environmental protection;wind power generation technology;flexible HVDC technology