風力發電并網技術及電能質量控制研究

鐘志慶 孟文強 楊忠加 鄭安明 朱建剛

1.青海黃河上游水電開發有限責任公司工程建設分公司 青海西寧 810000 2.國核信息科技有限公司 山東濟南 250101

自21世紀以來，為了更好應對氣候變化，緩解我國所面臨的能源緊缺形勢，我國積極調整國家能源戰略，并明確了可再生能源發展目標。風力發電不僅不會產生污染，而且風能是源源不斷的，這也使我國逐漸重視風力發電產業的發展，并大力開展風力發電基礎設施建設，深入研究風力發電相關技術。對于風力發電來說，其具有較強的波動性和間歇性特點，這也導致大規模風電并網過程中極易影響到電力系統安全，并且還會產生調頻、調峰等各種技術難題。為了解決消除風力發電所帶來的不利影響，就需要對風電并網性能及風電消納技術進行深入的研究。為此，以下便深入探究我國的風電發展及其并網技術，以期能夠促進我國在能源戰略上的快速調整，實現對電力發展方式的轉變。

1 我國新能源風力發電的現狀

在當前階段，風能等一系列新型能源的開發，不僅滿足了市場的需求，同時也符合國家的相關政策，并且也與我國的可持續發展戰略相吻合。在進行相關技術的應用時，必須保證其生產的技術水平能夠切實提高，這樣才能夠促進風能等新型能源在應用的過程中，可以更快、更好地滿足國家的全面發展需要。我國政府對于風能的開發十分重視，也在進行規劃的過程中，不斷加大了對風能開發的資金投入力度，也在政策上作了相應的調整，在政府的幫扶下，我國的風能發電技術的發展十分迅速，從而保證了我國的電能生產水平也在不斷的提高。隨著我國科研力量的不斷提升，在攻克風能發電當中的一些問題上也取得了十分優異的成績，值得欣喜的是，中國自主研發的風力發電設備已經有了廣闊的國際市場，且隨著國內生產總值的提升，也帶動了我國風力發電技術的高速發展，進而保證了我國風力發電技術的生產規模和運營效果都能夠得以提升。

2 風力發電并網技術

2.1 同步風力發電機組并網技術

風力發電并網可以為風力發電并網實施后的電能穩定供應提供有效保證。同步風力發電機組主要是結合風力發電機與同步發電機，在同步發電機的實際運行過程中，可以為輸出功率的有效性提供良好保障，在發電機組的正常運行過程中，還可以為其提供必要的無功功率，同時顯著提升周波的穩定性，促進電能的穩定傳輸。當前發電機組并網技術在電力發電中得到了有效應用，通常情況下該技術存在比較明顯的風速波動，容易導致轉子存在較大的轉矩波動，從而使發電機組并網調速受到一定影響，其調速準確性很難得到有效保證。因此就需要深入分析兩種發電機結合后的相關隱患，將變頻器合理安裝在電網和發電機組之間，進而使電力系統的振蕩得到有效避免，進一步增強并網的整體質量。

2.2 風電功率預測

在風電并網中，往往還需要對某段時期的風電功率進行預測，而功率預測則需建立相應的數學模型，通過功率預測能夠掌握風電的波動規律，進而避免風電不確定性給發電造成的不利影響，可以說，風電功率預測是確保風電消納的前提。按照功率預測時間的長短，可將其劃分成超短期功率預測、短期功率預測以及中長期功率預測。其中，對于超短期的功率預測，其預測尺度往往在4h以內，而短期的功率預測則是未來三天內。功率預測能夠保證功率平衡，實現合理的經濟調度。現階段，我國已廣泛采用短期功率預測技術，該技術涉及到統計方法、物理統計方法以及物理方法。通過多年的實踐，我國已開發出風電功率預測算法，并針對算法制定出了一系列的調試、系統開發以及現場安裝等方法，此外，我國還應用支持向量機、人工神經網絡等技術來對風電功率預測模型進行了構建，同時建立了流體力學計算模型、線性化物理模型等，此外還聯合采用了多種預測方法來對混合式的風電功率預測模型進行了建立，進而使功率預測過程中存在的歷史數據缺失、風電場復雜等技術難題得到了有效解決，使功率預測具備了更強普適性的同時，進一步提高了功率預測結果的準確性。

3 風力發電電能質量控制措施

3.1 加強對諧波的抑制

在風力發電并網的實際實施過程中，要想使電能的質量控制效果得到整體提升，就可以對靜止無功補償器進行合理應用，有效抑制諧波危害等問題。靜止無功補償器主要是由多種裝置構成，其存在非常快的反應速度，可以實時跟蹤不斷變化的無功功率，同時可以有效調節由于風速不穩定，而導致的電壓變化等問題，最終充分實現諧波濾除的作用，使電網的整體電能供應質量顯著提高。

3.2 統一新能源發電并網標準

根據相關實踐可以得知當前情況下，我國對于新能源的發電并網標準不夠統一，相關的規定條例還不完善。相關技術人員對于整個電力系統的穩定性和新能源并網發電會產生的負面影響掌握程度不夠，并且對于系統的電網調度以及影響電網輸電整體質量的因素都無法做出科學的解釋和并制定應對措施。因此相關部門和機構要系統完善風力發電和光伏發電的相關設施，嚴格管理逆變器和控制器。在運行過程不斷加強技術方面的研究進度，并且針對新能源發電并網過程中可能出現的故障提出科學有效的解決措施。最后要不斷統一各地多樣的并網標準，明確新能源發電并網準入門檻，并規定相關部門嚴格執行并網標準，從基礎條件保證新能源發電并網的安全性和有效性。

3.3 增強對故障的診斷力度

企業要在風電并網工作過程中，定期組織相關工作人員參與技術培訓活動，使風電服務的整體質量可以明顯提升。在企業開展技術培訓活動時，要加強對風力葉片結構的講解，重點關注風機故障診斷和維修等環節，還要要求相關工作人員注重風機的日常運行維護工作，對風機的葉片故障原因進行深入分析與研究，選擇科學合理的故障診斷技術，及時采取有效的措施，對風機葉片故障進行有效解決。

4 風電并網技術的發展趨勢分析

風電并網技術在未來發展中，需要積極調整電力系統的管理模式以及運行技術手段，以此提高風電系統的資源配置能力及運行技術水平，從而確保風電系統能夠實現對新能源的大規模集中接入、大范圍消納與遠距離輸送，進而實現對風能的高效利用，確保電力系統的安全、可靠、經濟運行。除此之外，風電并網技術還將向著實用化、在線化以及可視化的方向進行發展，同時系統還將具備在線應用功能，使預警、控制、系統分析等功能進行一體化結合，進而使風力發電能夠得到全周期性的監測，并對風力發電狀態做出全過程化的客觀評估，從而使我國風電電力技術在各個領域中發揮出更大的應用價值。

5 結語

在未來的電力生產中，風力發電并網技術會成為一種主要技術模式，同時我國具備非常豐富的風力資源，因此就需要我國對風機發電并網技術進行全面的分析與研究，逐漸提升并網技術水平，對發電機組進行合理優化，使現有的風力發電并網技術問題得到充分解決，對風力發電過程進行嚴格管理，從而為風力發電的電能整體質量提供保障。