風力發電并網技術及電能質量控制措施

張伯文

【摘?要】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。

【關鍵詞】風力發電;并網技術;電能質量控制

中圖分類號：TM614 文獻標識碼：A

引言

風力發電是將風的勢能轉化為電能的發電形式，較燃煤發電更為綠色環保，應得到大力推廣。但是，我國目前風力發電技術相較于德國等風力發電強國還有很大的差距，在風電并網方面會因為諧波而降低系統容量，并使設備加速老化，甚至影響發電安全。另外，還會產生并網閃變問題，導致終端用電設備發生異常甚至損壞電器。目前，只有解決諧波和閃變并網問題，同時，加強電網調峰能力、和智能電網建設并提高電能消納水平，才能確保風力發電得到充分利用，發揮綠色能源的作用。

1風力發電并網技術

1.1同步風力發電機組并網技術

同步風力發電機的工作效率高、體積小、結構緊湊、成本低、可靠性高、維護量小，同步發電機的無功功率和有功功率是同時輸出的，發電機的轉速平穩負載特性強，周波穩定，發電機組發電電能質量高，在風力發電中同步風力發電機的應用十分廣泛，幾乎大部分企業都擁有同步風力發電機組并網技術。但同步風力發電機并不全是優點，實際進行發電過程中同步風力發電機組對風力的控制較弱，無法形成穩定的電機運轉，轉子轉矩上下波動，不能控制在一定的參數范圍內，進行各個發電機的并網時，對發電機是有要求的，發電機的頻率要與系統頻率相同，發電機出口電壓與系統電壓相同，其最大誤差應在百分之五以內，發電機相序與系統相序相同，發電機相位與系統相位相同，但同步發電機組往往無法達到上述的精度標準，會有一些系統誤差。并網時，要求操作工人對發電機組進行調節，實現控制發電機組與系統連接，但如果這個過程出現了失誤，可能會在負載突然變化時由于轉子有慣性，轉角不能立即穩定在新的數值，在新的穩定值左右出現若干次擺動的情況。

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解決風力發電并網技術問題和提高電能質量控制的措施

2.1做好諧波抑制措施

在進行風力發電并網技術的應用時，想要提高電能質量控制效果，可以使用靜止無功補償器抑制諧波。靜止無功補償器可以對諧波危害問題進行有效的抑制，這種補償器主要是由電抗器，諧波過濾裝置和多臺可投切電容器等共同構成。靜止無功補償器的最大特征就是具有非常強的反應能力，可以對無功功率進行實時監測，還能夠實時的調整由于風速不穩定導致的電壓變化，從而實現將諧波完全的濾除，從而不斷的提高風力發電技術的應用，提升整體電網的電能供應質量。

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人員掌握該設備的使用方法，避免在施工時出現失誤。最后，對施工機器要定期的維修和保養，最好是有專門的人保管，負責一切事項。對材料和設備一切相關數據都要整理歸檔，為以后使用時出現質量問題查找提供便利的條件以及為更好的掌握設備操作方法做好準備。要想做好工程就要把建設中的各種檢測做到位，尤其是對于那些項目大、工期長的施工工程，技術檢測是前后工程銜接的關鍵。

2.3提高技術人員的專業能力

電力企業可以針對風電并網工作加強相關技術人員的技術培訓，定期組織專業知識的培訓，從而提高技術人員的專業素養，不斷的提升整體風力發電網絡的服務質量。電力企業可以針對風機葉片結構、故障診斷、損傷維修以及運行維護等方面開展培訓工作，安排相關技術人員就嚴重葉片缺陷的識別，分類分級和缺陷修復建議等問題進行深入的探討和學習。風力發電企業要繼續加強技術交流和業務培訓，推進風力發電技術的創新和應用，不斷的提高風力發電變電技術及電能質量的控制，為電力生產的運行和維護提供有力的技術支持。

2.4改善電網調峰能力

每個地區的用電水平不同，而且同一個地區的用電水平也會因為季節不同而發生差異，這需要電網具有靈活的調峰能力。而調峰機制中能否順暢地接入風力發電機組緩解火電供給不足，成為現階段阻礙風電并網的一個因素。縱觀我國現階段電網調峰能力，與德國等發達國家相比還有很大的距離。風力發電反調峰作用具體指的是其功率輸出是不確定的，主要是受風力以及季節影響非常明顯。所以，必須建立智能化系統對用電峰值進行動態監測，并結合風力發電具體參數，使風電和電網形成動態匹配，這才是確保風電并網供電質量可靠性的有效手段。

結束語

總而言之，風力發電技術在當今的社會發展中占據了非常重要的位置，其在電路市場中所占的份額也明顯增加，對能源結構的調整有著十分積極的作用，但是在電力生產中，采取何種措施不斷的提高風能的利用效率，提高風力發電系統的運行質量和運行效率，減少諧波的不利影響也成為人們更加關注的問題，這對電力系統的性能有了更加嚴格的要求，風力發電并網技術就是非常重要的一個發展趨勢。

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（作者單位：甘肅中電瓜州風力發電有限公司）