風力發電并網技術及電能質量控制措施

武曉強

摘 要：隨著我國社會主義市場經濟的飛速發展，我國各個行業的發展水平都有了極大的提升，電力行業亦是如此，當前，無論是社會發展還是日常生活，都離不開高效、穩定的電力供應。從環保角度來看，新型能源的產電技術將會逐漸取代傳統的技術，我國要實時調整電力供應結構。但是，我國新興能源產電技術起步較晚，所以關鍵技術還有待進一步發展和突破，工程技術人員需要進一步研發和應用新能源產電技術。

關鍵詞：風力發電并網技術;電能質量;控制措施

引言

隨著全球能源危機與環境污染等問題的日益加劇，新能源的出現和應用開始受到世界各國的關注，持續開發利用新能源是確保人類可持續發展的關鍵舉措之一，而其中風力發電在近年來已經取得了長足的進步。

1我國風力發電的現狀

首先是風力資源和風電基地。中國的風力發電具有非常雄厚的風能資源基礎，我國的東南沿海地區、沿海島嶼以及西北、華北、東北等地區具有非常豐富的風力資源，可供開發利用的風能總量可謂取之不盡，在政策、資金和技術的支持下，前述地區的風能開發利用，尤其是風電項目的發展非常迅速。與世界其他風電強國相比，中國的風力資源接近美國，遠遠超過了印度、德國以及西班牙，近年來，在國家能源開發政策的支持下，我國已經建成了八大“千萬千瓦級風電基地”，分布于河北、山東、蒙東、蒙西、吉林、江蘇沿海、甘肅酒泉以及新疆哈密，這些風電基地在國家能源局的領導下按照“建設大基地、融入大電網”的戰略規劃進行建設，極大地解決了我國部分地區用電壓力，而隨著國家未來產業發展戰略的調整，八大風電基地及擬投建的項目將調整為“集中式、分布式”，即集中供電、分散建設，全面并入大電網，在國家統一能源戰略規劃框架內開展風電項目的發展建設。其次是目前風力發電存在的問題。一是我國當前的風電產業鏈有待進一步完善，從設計、咨詢、運輸、安裝、維護、監測等全過程的技術與產品服務還不夠健全，風力發電仍然處于起步探索階段，其產業規模化發展過程仍在探索。二是風力發電必然離不開電網的建設規劃，考慮到輸電線路建設的較高成本，對當前選址在遠離城市的風電項目而言，如何解決好并網的資金投入問題成為關鍵，同時還需要考慮到并網過程中出現的兼容性問題，如電壓、諧波、閃變、頻率等容易造成電網運行不穩的因素需要加大技術投入。三是風力發電所提供的電力價格問題需要進一步理順，風力發電的成本核算、市場供需等因素直接關系到風電的價格，需要眾多單位參與共同擬定合理的價格既要滿足投資同時也要迎合民眾。

2風力發電并網技術及電能質量控制措施

2.1建立健全風力發電體制機制

當前，我國風力發電事業的發展離不開政策上的大力支持，同時風電入網必然也要進入市場化運作，因此，建立健全風力發電的政策扶持與市場運行相結合的體制機制建設勢在必行。首先，要從政府層面建立起完備的風電項目扶持政策體系，從政策性文件的制定、規范立項審批手續、加強項目監管等方面形成科學規范的制度，確保風電項目的發展建設在正確的軌道上前進。其次，加強對市場層面的監督，但不過多干預，對風電產業在市場化運作過程中出現的問題認真查找原因并用科學的技術和方法來解決，并在此過程中形成行業規范，進而實現體制和機制的健全。最后，政府扶持政策與市場的杠桿作用并不是對立的，必須要進行有機地融合，從外部為我國風力發電事業創造雙重優勢的外部條件，從而實現促進該事業的深度發展。

2.2微網運行工藝

首先是微網的運行控制。當前，人們已經能夠利用許多自然資源，但是仍舊還有許多資源無法完全掌控，如風力方向、大小等。這就導致微網的抗干擾能力較差，微網的運行安全無法有效保障。所以，加強系統控制非常關鍵，重點是解決協調控制問題。微網系統中，雖然每一個微電源的屬性、構造不同，但是系統的總能量是固定的。因此，微電網運行過程中，要保持電壓穩定，降低其對大電網的負面影響。另外，微網對并網和獨立運行兩種狀態的切換同樣會對大電網造成危害。所以，要優化微電網的結構和參數，改變控制方法，消除其對大電網的威脅。其次是微網的故障檢測與保護。隨著社會的發展和科技的進步，微網系統既包括雙向潮流，還包含單向潮流，這導致傳統的保護措施無法有效地維護系統，甚至還會對設備造成損害。所以，要研究不同運行模式下的故障檢測和維護控制系統，充分發揮微網的作用。

2.3計及需求響應的風電并網優化

隨著能源短缺和環境污染問題的日益嚴峻，開發清潔可再生的新能源受到人們的廣泛關注和重視，其中風力發電因清潔高效等優良特性而獲得快速發展，分布式風電在配電網的滲透率越來越高，但分布式風電輸出功率具有典型的波動特性，為保證配電網的安全穩定經濟運行，配電網對分布式風電的消納能力是有限的，棄風現象在配電網的運行中時有發生，因此，為促進風電新能源的利用效率和配電網安全經濟性的提高，需對風力發電在配電網的并網進行優化分析。在對風電輸出功率特性分析的基礎上，考慮需求響應對風電并網優化的影響，建立計及需求響應的風電并網優化模型，模型的求解則采用Q學習算法和量子粒子群法相融合的求解方法，通過PJM5-bus配電網系統風電并網優化實例的計算，優化模型及求解方法具有有效性和優越性。

2.4風力發電超高次諧波發射特性分析

隨著超高次諧波概念的提出，風力發電超高次諧波問題的相關分析逐漸開展。在超高次諧波頻率范圍內，重點分析了PMSG并網引起的3～7kHz范圍內的超高次諧波的影響。基于基礎的電路模型與控制模型，對DFIG并網系統超高次諧波進行初步分析。這些研究更多立足于仿真或實測數據，分析了風力發電超高次諧波在其并網條件下的表現形式，并未對超高次諧波具體產生機理與影響因素進行詳細研究，超高次諧波發射特性分析仍不夠充分。另一方面，類似超高次諧波發射問題在光伏發電與電動汽車相關領域已有較為深入的研究。總之，有必要立足于風力發電運行背景，基于其變流器超高次諧波產生機理，進一步明確其超高次諧波發射特性。

2.5區域小水電與風力發電在孤網初期穩定性仿真

南方地區有豐富的水資源和風資源，因地制宜發展分布式能源有助于減少煤炭消耗。在南方山區電網，存在風電和某地區的小水電接群入同一條線路的情況。當前對小水電群和風電組成的微電網及其與主電網的交互影響研究較少。小水電群和風電組成的微電網接入主電網時，由于主電網的支撐作用，穩定性問題不明顯。當微電網與主電網的聯絡開關斷開后，小型水力發電機組與風力發電分布式能源所在的微電網形成了孤島狀態。由于山區小型水力發電，風力發電多運行在缺少儲能設備的情況下，孤島后電壓和頻率的穩定性問題是研究的關鍵點。孤島若能夠保持電壓和頻率的穩定，則有助于避免切機切負荷情況，提高供電可靠性。減小分布式能源接入區域配電網時所造成的影響。

結語

近年來，我國在新能源發電技術的研發和使用方面取得顯著成果，但是因為多種因素的制約，其進一步發展受到嚴重阻礙。所以，人們需要不斷優化新能源并網發電系統，不斷提高系統運行效率，促進電力行業的長遠發展。

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