風力發電并網技術與電能質量控制

楊 文

浙江運達風電股份有限公司

風力發電并網技術與電能質量控制

楊 文

浙江運達風電股份有限公司

當前，隨著清潔能源的開發技術的提高，風力發電技術的應用越來越廣泛。為此，我國在風力發電站以及相關并網建設方面的規模不斷擴大，甚至已經在我國電力發展方面占據了重要位置。但隨著風力發電廠容量增加的同時，其對于電網系統的影響也是較為嚴重的，不容忽視。

風力發電；并網技術；電能質量控制

1.風力發電并網技術分析

1.1 同步

風力發電并網技術其實一方面就是同步發電動力組與風力發電動力組之間的有效組合。實現兩者之間的完美結合與運行，是電力發電專家的核心研討方向。在很多情況下，由于風速動搖比較靈活，會使發電轉子呈現出大幅度的動搖，所以，風力發電并網就沒有同步發電動力組的精度那么準確。假如此二者之間在并網工作后，維修檢測人員一旦沒有注意到這些問題，運行過程中就會出現系統無功振動或者接洽失活現象。雖然存在這些方面的不良影響，但是二者之間的并網技術一直都在發電工程中大規模的應用。如今隨著科學技術的進步，變頻設備越來越完善，這一類難題已經得到進一步解決，經過相關專家的不斷研發，使同步發電與風力發電運營組有機結合。

1.2 異步

風力發電并網技術的另一方面為異步發電動力組與風力發電動力組的融合并共同運轉。異步發電動力組不同于同步發電動力組有那么多的條件限制，它不講究精度的準確性，只要求在轉子運轉的過程中二者之間的轉動轉速相差不是很大就可以。不過，風力發電動力組與異步風力發電動力組之間并網也不是很容易，因為，在此二者直接并網后會出現沖擊電流過大、電壓下降，使整個風力發電系統出現運轉困境，因此要想運轉系統正常工作就應該加強對有關部門人員的調動，讓他們嚴密監管，避免危險事故發生。

2.風力發電機并網及運行試驗

2.1 軟并網功能試驗

先提升異步發電機組主軸轉速，當轉速達到同步轉速的92%以上時，啟動并網接觸器，發電機會通過一組雙向晶閘管與整個電網連接起來，對晶閘管的觸發單元加以控制，增大雙向晶閘管的導通角，從0°～180°，進而調整期打開的速率，使異步發電機組并網時產生的沖擊電流低于規定值。在結束暫態過程時，閉合旁路開關，短接晶閘管。

2.2 動態無功補償裝置功能特性測試試驗

并網運行發電機組時，對發電機的輸出功率進行調整，觀察載荷不同情況下電容補償投切動作的狀態。對于動態無功補償裝置性能的測試應該選擇工況最為惡劣的情況，如風電小發與大發兩種惡劣工況。

風電小發工況下，風力發電廠送電線路的充電功率較高，從而使母線電壓達到較高的負荷。所以，風電小發工況下進行感性無功補償試驗更為適合。風電大發工況下，風力發電廠的送電線路載荷較大，無功損耗嚴重，使母線電壓水平較低。所以，風電大發工況下進行容性無功補償試驗更為適合。在這兩種惡劣的工況下，都需要進行暫態過程中裝置的響應試驗以及穩態下無功綜合控制試驗，從而了解SVG裝置的穩定性。

2.3 風電場電能質量測試試驗

在風電場保護期間，計量屏取三相電壓和電流，進而對并網點的電壓偏差、諧波和閃變等指標進行檢測，明確電能質量。在風電場停止運行時，對并網點的各次諧波電壓和總諧波畸變率以及時間閃變等指標進行檢測。當風電場在常規運行過程中，對每個功率區間并網點的諧波電流、電壓、長時間閃變進行檢測，對風電場產生諧波電流的95%值進行測定。

3.控制風電電能質量的策略

3.1 諧波控制

諧波的控制可以通過靜止無功補償器實現。靜止無功補償器的主要構成部分包括電抗器、諧波過濾器等，該設備應用具備明顯的優勢特征，即反應能力超強，可實現實時監測無功功率。靜止無功補償器在應用的過程中還可以對電壓變化進行調整，這種調整是根據監測情況展開的實時的調整，以達到消除諧波的作用，提高風電發電的電能質量。

3.2 電壓波動與閃變控制

在風力發電電能質量控制中，要注意電壓閃變，這是影響其質量的重要因素之一。發生電壓閃變時通過觀察可知負荷電流出現波動，技術人員基于電流的急劇波動進行無功電流補償處理，通過運用有源電力濾波器實現電流急劇波動的有效處理。有源電力濾波器其應用優勢在于響應能力較快，在適應與運行過程中穩定性較強，能夠實現有效控制處理，達到積極的電壓濾波處理作用。

當有功功率一旦出現急速波動的現象就會造成電壓出現閃變，這就說明要對補償裝置進行無功功率的補償，同時對有功功率也進行一定程度的補償。應用動態電壓恢復器的應用，通過其儲能單元作用，可以在非常短的時間內就可以向系統傳輸電壓，以此解決電壓波動問題。目前，動態電壓恢復器已經得到了廣泛的應用，是現如今風力發電電能質量控制的最主要手段。但是無論哪一種工況下，都需要展開無功綜合控制試驗以及快速相應試驗，以此確定無功補償控制策略是否滿足條件，同時檢測SVG裝置是否處于安全穩定的狀態。

3.3 對電能質量設置控制器

風能屬于可再生資源，因此，也是我國國家重點扶持的項目。風力發電廠在建設方面規模進一步增加，電力事業所占據比重也進一步提升，風能具有特殊性，在質量控制方面需要堅持一切從實際出發的原則進行。作為對電能質量進行管理與控制的過程中需要設置控制器，也需要對電壓實施補償，并需要對電流采取一定的補償。因此，需要確定綜合類型的補償機制與設備，統一電能質量方面的設備則是屬于較為典型性的補償裝置。這項裝置能夠對串聯以及并聯效果進行必要的融合，一次可以改善對用戶方面的對補償問題。又因為統一電能方面的控制器需要具有更加強大的能力，因此需要通過諧波補償等方式，完成對電能質量等方面的改善。

結語

風力發電環節之中，也會受到不同因素的影響，造成電能質量也并不穩定。相關工作人員還需要解決設備與裝置方面的問題。文中通過介紹風力發電并網技術，進而提出改善電能質量的策略，希望能夠對風力發電技術的普及和電力事業發展提供一定的理論參考。

[1]謝鵬.風力發電并網技術與電能質量控制[J].科技創新導報，2016，13：41+70.

[2]王文龍.風力發電并網對系統穩定性的影響分析[J].黑龍江科技信息，2016，30：118.