風力發電并網技術及電能質量控制措施探討

呂昶

【摘 要】本文對風力發電并網技術進行了介紹，其中主要介紹了同步風力發電機組并網技術與異步風力發電機組并網技術兩方面，并分析了兩種技術對電能質量的影響，同時提出了控制電能質量的方法，主要是閃變與抑制諧波以及電壓波動兩種方法。希望通過本文能夠幫助企業更好的應用風力發電并網技術，是企業能夠更好的控制電能質量。

【關鍵詞】風力發電；并網技術；電能質量控制；措施

我國電能有火力、水力等多種來源，而風力則是其中一種主要來源，隨著技術的發展，我國風力發電廠的容量也因此增加，一定程度的影響了整體的電網系統。風力發電廠的分布主要集中在人口稀少的區域，通常原理供電網絡的中心區域，因此不會承受較大的沖擊力。所以導致了配電網容易出現問題，如閃變、諧波污染等。因為風力發電具有隨機性的特點，會影響到發電過程，所以風力發電并網技術變得越來越重要，如何控制好電能質量是一個值得探討的問題。

1 風力發電并網技術

選擇好合適的風力發電并網技術對于企業來說十分重要，要求發電器輸出的幅值、電壓頻率及相位方面都需要與電網系統抑制。風力發電在并網過程中，其對電網產生的沖擊力會隨著風力發電機機組整體容量的增加而上升，如果并網遭受到過大的沖擊力，電力系統的電壓值會因此下降，塔架、發電機等機械部分也因此會產生磨損，如果并網遭受較大沖擊的時間過長的話會不同程度的影響到其他掛網機組，系統甚至可能會被瓦解，所以選擇好合適的并網技術十分重要。

1.1 同步風力發電機組并網技術

實際工作狀態的同步發電機能夠同時形成無功功率并且輸出有功功率，周波因此能夠確保穩定，因為其生成的電能質量高，所以應用在電力系統中的幾率高，大部分企業都應用著同步風力發電機組并網技術。但同步風力發電機組并網技術也存在著實際使用過程中無法有效控制風速，難以保持穩定的運行轉子轉矩，實際的并網過程中會出現同步發電機所需精度與轉子轉矩難以相符的問題。與此同時，如果工作人員在并網實現以后沒有控制其，有可能會出現失步或無功振蕩問題，重載狀態下尤其明顯。應用同步風力發電機組并網技術的受阻主要問題如上，而在電力電子技術迅速發展的今天，可以通過利用技術避免以上問題，如在電機與電網中安設變頻裝置等。

1.2 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，不需要保持同步或是整歩操作與設備，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。

2 控制電能質量的具體策略

2.1 抑制諧波

對電能質量進行控制首先可通過抑制諧波來實現，在系統中添加靜止無功補償設備，電抗器、可投切電容器等裝置使禁止無功補償設備中所包含的，其能夠確認無功功率有沒有出現變化，對變化狀態的無功功率加以跟蹤，具有反應速度快，反應及時的優點。靜止無功補償設備能夠有效調節電壓起伏現象，如風速不穩定所導致的電壓起伏現象，最終達到消除諧波的效果，使風力發電機組運行狀況不影響到電網電能質量。

2.2 抑制電壓波動以及閃變

2.2.1 添加有源電力濾波設備在系統當中

實際工作中為了避免電壓閃變現象的出現，可以再劇烈波動負荷電流出現的時候，對因為負荷變化導致的無功電流加以補償，使負荷電流得到及時補償。可關斷電子設備是有源電力濾波設備中所用到的電子零件，因此系統電源可以用電子控制設備替換，向電壓負荷輸送畸變電流，使系統能夠確保把正弦基波電流只向負荷提供。有源電力濾波設備有著反應速度快、電壓波動范圍大、設備可靠性強，穩定率高、閃變補償率高的優點。

2.2.2 添加動態電壓恢復設備在系統當中

可以添加動態電壓恢復設備在系統中在中低壓類型配電網的情況下，因為其同樣會發生電壓閃變問題在有功功率高速波動過程中。與此同時需要更加優秀的補償裝置，補償裝置要在提供無功功率的同時能夠補償有功功率，因為補償設備自身帶有儲能單元，故可以使電能的整體質量得到提升。

2.3 改善電能質量

對于電能質量而言，理想狀態為正弦波，但受一些因素的影響，波形會出現偏離，即產生電能質量問題。現階段，諸多城市中電能質量都不高，影響人們的正常工作及生活，所以改善與控制電能質量勢在必行。在電能質量改善中，首先，針對電功率因素進行改善，確保無功就地平衡，需要注意的是供電半徑要確保合理；其次，供電線路導線截面的選擇，對變電與配電設備合理配置，避免超負荷運行；最后，適當設置調壓措施，如變壓器加裝有載調壓裝置、串聯不暢、安裝靜電電容器或同期調試相機等，上述措施實際應用中，對電能質量都具有改善作用。此外，在電力系統運行過程中，還需要對人們的用電情況進行調查，尋找影響電能質量的原因，采取更有效、更具針對性的措施來改善電能質量。

3 結語

在電力電子技術發展成熟的今天，電能的整體質量可以通過利用電力電子技術控制風電機組達到改善效果，促進我國風力發電的發展。但我國風力發電并網技術仍存在著問題，使風力發電不能在各類發電企業中廣泛應用，各個發電企業還需要大力研究風能，提升風能發電的效率，使我國風力發電水平得到提升，豐富我國的電力資源，促進整個電力行業的未來的發展。

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