雙饋異步風力發電機并網運行中的幾個熱點問題

劉　力,齊體俊（龍源內蒙古風力發電有限公司,呼和浩特　010010）

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雙饋異步風力發電機并網運行中的幾個熱點問題

劉力,齊體俊
（龍源內蒙古風力發電有限公司,呼和浩特010010）

摘 要：近年來，隨著改革開放政策不斷深入發展，我國經濟得到了長足發展，經濟發展的同時對于能源需求越來越高。因此對于新能源的開發將成為今后能源市場競爭的重點，風力發電作為一種天然的無污染能源，其符合當前環保理念的要求。風能具有無污染、分布廣、可循環利用等特點，因此其對于環境保護具有非常重要的作用。雙饋異步風力發電機作為風力發電的重要組成，其在并網運行的過程中存在著很多問題，本文針對一些熱點問題進行探討，希望能夠對雙饋異步風力發電機的并網運行有更加深入的了解。

關鍵詞：雙饋異步；風力發電機；并網運行；熱點問題

0　引言

經過國人的不斷努力，我國的風力電機裝機容量已經榮居世界首位，但是在風機并網運行過程中缺乏相應經驗，造成了風力發電并網運行出現瓶頸。為了滿足我國對于新能源的需求必須加深對雙饋異步風力發電機并網運行控制策略、保護方案等研究。本文針對雙饋異步風電發電機并網運行過程中存在著的熱點問題進行探討，以期增強風力機組并網運行能力。

1　風力發電系統簡介

風力機作為風力發電系統的必要設備，市場現存設備的風力機的樣式和設備種類很多，根據風力機的風輪結構、氣流位置等可以分為兩種結構：垂直軸風力機和水平軸風力機。垂直軸風力發電機風向和風輪旋轉的平面互相垂直，水平軸發電機風力機的風輪圍繞著一個水平軸旋轉。由于水平軸風電機葉片相對較小，相同輸出功率下風速風機比低速風力機輕，更加適合于發電。垂直軸風力機可以接收不同方向的風發電，不需要對風吹發電，但垂直軸風力機無法自動啟動且效率普遍較低。

2　雙饋異步風電發電機并網運行危害

2.1電網電壓低落與驟升

電網故障一般出現在電力輸出系統之中，其故障的類型一般分為：單相對地短路、三相電壓等幅跌落、兩相對地故障以及相間電壓故障。高壓端堆成故障使得DFIG低端三相電壓呈現出對稱跌落，并且還存在著正序電壓成分。電網電壓跌落會使得電力系統的高壓端某處電壓出現瞬時驟降10%～90%。電網的電壓驟升和驟降會造成電網無功功率過剩，導致電網電壓升高超出額定值，其均會對DFIG風電系統造成極大危害。

2.2三相不平衡問題

三相電網發生短路會造成DFIG機端產生三相電壓不均衡，分解出正負序兩種電壓成分。可采用負序電壓和正序電壓比值作為衡量電網平衡水平，根據國家電網質量標準判定指出，電網電壓允許長時間存在著2%的穩態不平衡狀態。電網電壓不平衡會引起輸入的GSC三相交流電的出現極不平衡狀態，造成了輸向電網無功率、有功與直流環節電壓中存在著二倍電網頻率波動。直流電壓的二倍頻波不僅會引起轉子勵磁電流諧波而且還會引起RSC控制的準確度。

3　雙饋異步風電發電機并網運行策略

3.1空載并網

雙饋異步風電發電機空在并網方式其主要是在發電機定子側不帶負載，直接將電機接入電網，向電網供電處理并且適用于大型風電場中。雙饋電機定子的輸出電壓還未被送入到電網之前，向電網供電適合于大型風機電廠。雙饋電機定子輸入的電壓未被送入電網時，電機的定子處于和電網斷開狀態，主要由轉子變換器勵磁。直到滿足并網條件，定子的輸入電壓頻率、電網電壓、幅值和相位等均一致，電機的定子與電網連接。空載并網模式的原理比較清晰，控制方式比較簡單，并網過程中對于定子的沖擊力相對較小，電機轉子電流保持平穩。

3.2負載并網

負載并網方式和空載并網方式其本質區別就在于負載并網方式的雙饋風力發電機定子側帶了負載。實驗室采用三相變阻器作為雙饋電機負載，當負載的兩端電壓滿足并網條件的時候，才能夠被允許并網。負載并網模式和空載的并網模式一樣，負載并網可以實現無沖擊電流并網。負載并網之后，風力發電系統一般具有兩種運行模式：（1）雙饋電機不帶負載運行；（2）雙饋風力電機繼續帶負載運行。

3.3變換器控制策略

雙饋風力發電系統中存在著交流、直流勵磁變換器工作狀態切換，其切換狀態主要由DFIG運行區域決定。若DFIG處于超同步運行工作狀態，轉子不需要通過直流環節釋放能量，轉子側變換器進行定向矢量控制，將DFIG轉子回饋的轉差功率整流成為直流電向直流母線電容充電，使得直流環節的電壓上升。當DFIG處于亞同步運行狀態時，轉子需要從直流環節吸收能量，轉子側變換器在磁場定向矢量控制下保持逆變工作狀態，直流環節的電容由于放電會導致兩端的致力于電壓有下降趨勢。電網運行過程中為了確保其運行的穩定性，在電網電壓定向矢量控制下側變換器的工作處于整流狀態。因此定子磁鏈定向矢量控制可實現對側變換器和電網電壓定向矢量控制下的網側變換器的共同作用，兩個變換器工作狀態隨著DFIG轉速的改變而自動切換到適合的運行狀態。

4　結束語

隨著電網改革制度不斷深入發展，對于電力行業產生了巨大的影響。雙饋異步風電發電機在并網運行的時候存在著很多問題，本文針對一些熱點問題進行分析，提出了雙饋異步風電發電機并網運行策略，希望通過本文的研究能夠為電網并網運行提供有效參考。經過本次的研究，筆者認為針對風機并網運行故障要進行細致分析，然后根據故障的產生原因以及機理來采取應對性措施以此來提升工作效率和并網運行質量。

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DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.03.128