柔性直流輸電技術在風力發(fā)電系統(tǒng)中的應用

黃興富

（桂林供電局，541002）

柔性直流輸電技術在風力發(fā)電系統(tǒng)中的應用

黃興富

（桂林供電局，541002）

隨著人們越來越將環(huán)境保護作為科學發(fā)展的重要基礎，最清潔的風力發(fā)電技術將是未來電力發(fā)展的一個重要方面。下文首先論述柔性直流輸電體系的發(fā)展情況，簡介柔性直流技術在我國電力系統(tǒng)中的相關優(yōu)缺點及其在電力工程中的使用范圍。接下來是對我國風力發(fā)電的實際科研進行探索，最后探討柔性直流輸電技術在風力發(fā)電中的并網(wǎng)使用。

環(huán)境保護；風力發(fā)電技術；柔性直流輸電技術

0 引言

我國在國家規(guī)劃中，將大力發(fā)展與建設自然能源的風力發(fā)電技術，希望能夠克服在風能發(fā)電過程中存在的并網(wǎng)及電力運輸方面的難題，需要將目前風能發(fā)電的結構做出相應的規(guī)劃，確保能夠維持目前風能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展態(tài)勢。在未來五年里讓中國風能發(fā)電年裝機增長數(shù)量達到十五至二十吉瓦總量。同時大力開發(fā)海上的風能，為環(huán)境的清潔做出貢獻，維持生態(tài)更好發(fā)展。

1 目前我國柔性直流輸電體系的發(fā)展狀況

1.1 柔性直流輸電的基本原理

在上世紀九十年代前期，一般的直流輸電設備及交流輸電設備就開始達不到經(jīng)濟發(fā)展的要求了，該時期加拿大最先引出了柔性直流輸電的相關基礎理論，隨后此理論受到世界各國科研機構的廣泛注意。在上世紀九十年代末期，瑞士的ABB公司最先運用柔性直流的輸電科技在工程中，同時進行專利申請，專利名稱是輕型直流輸電技術。隨后使其在實際工程中進行充分使用。在2006年我國舉辦的有關柔性的輕型直流輸電體系重點科技探討會中，與會人員結合我國電網(wǎng)體系發(fā)展的具體狀況，發(fā)表了屬于我國的柔性直流輸電的發(fā)展方向意見，同時為了規(guī)避不必要的專利糾紛，此項技術在我國被稱為柔性直流輸電技術。

柔性直流運輸電力科技為一類基于電壓源改變電流、脈寬控制器、可調(diào)開關元件的全新直流輸電科技。其為偏遠的孤島供應電力、地區(qū)輸配電力網(wǎng)絡的大容量改進、結構交叉式的并網(wǎng)、風能發(fā)電電場的并網(wǎng)等各個方面得到科學合理的使用，其擁有較強的科技與經(jīng)濟優(yōu)點。柔性直流輸電科技同原本的直流輸電科技相比，其可以快速的提供有功功率運行與無功功率運行的改變、完善供電的質(zhì)量、減少諧波所占比例，將潮流調(diào)節(jié)運用到實現(xiàn)電力系統(tǒng)中來。如果電力系統(tǒng)存在問題時，工作人員在運用柔性直流輸電的技術時需要融合電力系統(tǒng)的實際狀況對電力系統(tǒng)進行有功功率情況及無功功率情況的幫助，確保體系能夠合理穩(wěn)定的快速工作，為電力體系的輸電環(huán)節(jié)提供安全保障。

1.2 柔性直流輸電科技在實際運用中的優(yōu)勢

柔性直流輸電科技運用的是脈沖寬度調(diào)節(jié)的元件來運輸電能，其余以往的高壓直流體系及交流體系相對比可以發(fā)現(xiàn)，在諸多部分擁有顯著的科技優(yōu)點。

其中柔性直流輸電體系運用能夠自動控制開關的電流是有特定元件提供的技術支持，可以有效降低濾波儀器的運用，當其在低通濾波的狀況中也可以取得想要的交流電壓與電流，但以往的直流輸電科技是通過晶閘管構成的，因此沒有自動的關斷能力。還包括因為穩(wěn)定監(jiān)控換流場所與柔性直流輸電體系中的交流源是沒有必然聯(lián)系的，所以能夠抵御交流源的干擾行為，因此可以使交流電壓存在問題時直流運輸仍能夠繼續(xù)工作。

2 風能發(fā)電的理論基礎與較遠距離的大功率運輸

在規(guī)定頻率下同步發(fā)電設備及不同步發(fā)電設備中，如果風的速度產(chǎn)生改變時，那么風力發(fā)電設備還會以原有的速度運行，來保障其提供的電力規(guī)律性。與此同時，其葉尖的速度會相對變慢，所以在該種狀況下一些風能發(fā)電設備未能擁有姣好的風力轉變能力。變速恒定頻率的風能發(fā)電設備運用新的風能轉電科技，其能夠?qū)L電機設備中最好的葉尖速度情況中的風速進行監(jiān)控，來保障更好的運用風能。變速恒定頻率的方式與恒速恒定頻率的方式相比，擁有更好的利用率，可能很好的提高陣風的利用率同時可以較好的增加功率系數(shù)等不同結構的優(yōu)勢。就現(xiàn)在科學技術而言有兩種科學手段來提供變速恒定頻率，為交流的勵磁雙向反饋型的風能發(fā)電方法與永磁性的直驅(qū)風能發(fā)電方法。

永磁性的直驅(qū)風能發(fā)電體系內(nèi)的風能設備與同步風能發(fā)電設備二者之間運用相接藕合的結構聯(lián)系起來，此種形式可以有效控制剩余風能發(fā)電設備體系中的存在問題較多與保護難度較大的加速齒輪元件，使發(fā)電體系的設備構造簡單化。我們知道永磁性直驅(qū)發(fā)電設備的構造為：風能設備同永磁性發(fā)電設備相互結合，其提供出的存在波動性的三相的交流電能，需要最先通過整流元件成為穩(wěn)定性是電能，接著通過逆變元件成為頻率一定三相的交流電能，最終通過升壓元件與電力系統(tǒng)結合并網(wǎng)。伴隨著全新型的風能發(fā)電電場的建成，設備裝機容量不斷增長，長距離與較大功率的運輸將為其提供技術保障。

不過我國已有的直流輸電網(wǎng)絡中的換流場所運用部分監(jiān)控元件來提供有源的電力逆變，所以其的供電能力受到限制，比如就能選擇向有源的負荷進行電力保障。當電力系統(tǒng)的電壓值達不到要求時該類換電流行為存在換相不成功的情況，降低運輸電能的穩(wěn)定性。

3 柔性直流輸電的風電中的實際應用

3.1 在風電中具體實際問題

就目前我國電力系統(tǒng)來講，風能發(fā)電區(qū)別傳統(tǒng)能源的優(yōu)點重點體現(xiàn)于下面幾個部分：

第一部分目前風機設備的輸出電能在外界風速的影響下存在不穩(wěn)定情況，雖然上文闡述其能夠被預測或控制，但是現(xiàn)在條件下還存在部分的不可預測及控制的情況，此情況為電力系統(tǒng)工作者的調(diào)度工作提出挑戰(zhàn)。

第二部分風機設備的構造不同，現(xiàn)在通用的大致分為非同步與同步及雙反饋這幾類發(fā)電設備。形成無功的問題，因此造成了電力系統(tǒng)的電壓存在誤差的故障，以后要在設備元件制造時將重點完善無功補償問題與輸出電壓調(diào)控機制，來降低其對電力系統(tǒng)的影響。

第三部分風電的科學點往往同一般發(fā)電設備不一致，造成現(xiàn)代的電力系統(tǒng)工作的規(guī)范性有待提升，必須提供專業(yè)性的改造與補充。風電設備的技術擁有其特有的工作原理，所以要完善相應設備的操作方法及使用條例。

第四部分風電場通常與用電地方存在較遠的距離。此現(xiàn)象為電力的運輸造成了難題?？赡芤延械碾娐方Y構及框架不能滿足要求，需要加大對電網(wǎng)范圍的建設。任何地方，電網(wǎng)的擴建都是最重要的困難，其不僅使供電成本增加，還會因為長距離造成電能的損失。

4 結語

隨著科技的不斷跨越式發(fā)展，我國柔性直流的運輸電力科技將比任何運輸電科技都有絕對性優(yōu)勢，我們有理由相信在未來電力系統(tǒng)中該種科技將帶動清潔的風能發(fā)電、生物科技發(fā)電、廢棄物發(fā)電及電力網(wǎng)絡的運輸配送電能合理性等各方面的發(fā)展。我們可以得出柔性直流的輸電技術為在電壓源的換流器之上的一類更科學的直流運輸電形式，在對其進行深入探究后，我們有信心相信該項配電技術將在未來電力系統(tǒng)中占有一席之地。

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[2]付媛. 基于柔性直流聯(lián)網(wǎng)的風力發(fā)電系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制研究[D].華北電力大學,2014.

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[4]李童,胡月雙,姜威,王廣慶. 輕型直流輸電技術在近海風力發(fā)電系統(tǒng)中的應用[A]. 中國造船工程學會近海工程學術委員會.中國造船工程學會近海工程學術委員會:,2009:5.

Application of flexible HVDC technology in wind power generation system

Huang Xingfu
(Guilin Power Supply Bureau，541002)

With the development of environmental protection as an important basis for the scientific development,the most clean wind power generation technology will be an important aspect of future power development.This paper discusses the development of the flexible HVDC system,and briefly describes the advantages and disadvantages of the flexible HVDC technology in the electric power system of China and its application in electric power engineering. The next is to explore the practical scientific research of wind power,and finally to discuss the use of flexible HVDC technology in wind power generation.

environmental protection;wind power generation technology;flexible HVDC technology