芻議風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)及電能質(zhì)量的提升

徐 明

身份證號(hào)220103198208232516

芻議風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)及電能質(zhì)量的提升

徐 明

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現(xiàn)代社會(huì)，不管是家庭生活，還是生產(chǎn)工作，對(duì)于電能的需求都是一個(gè)很大的數(shù)值，且隨著電氣時(shí)代的不斷發(fā)展，這種需求只會(huì)越來越大，大到傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足這種需求。風(fēng)能是潔凈的可再生可持續(xù)發(fā)展的綠色能源，采用風(fēng)力發(fā)電是受到大力倡導(dǎo)支持的，因此在我國的電力行業(yè)中占據(jù)的比例也越來越高。但是風(fēng)力發(fā)電目前存在的一些欠缺之處影響了其普及速度，還需要繼續(xù)發(fā)展與完善。如何提升風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)及電能質(zhì)量就是一個(gè)當(dāng)前急需研討的話題。

風(fēng)力發(fā)電；并網(wǎng)技術(shù)；電能質(zhì)量；提升

1 前言

社會(huì)在發(fā)展，經(jīng)濟(jì)在進(jìn)步，環(huán)境污染、能源短缺等問題卻日益凸顯出來，在一定程度上又開始阻礙著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。尋求更快速的節(jié)約能源、更穩(wěn)定的清潔能源是當(dāng)下可持續(xù)發(fā)展的焦點(diǎn)之一，國家和企業(yè)都給予高度關(guān)注度。電力是十九世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一，經(jīng)過一個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，電力得到更加廣泛的應(yīng)用，是當(dāng)下我國經(jīng)濟(jì)賴以發(fā)展的重要能源之一。由此，風(fēng)力發(fā)電就有著影響極為深遠(yuǎn)的歷史發(fā)展意義。然而，風(fēng)力發(fā)電太靈活，又應(yīng)用太廣，所以在質(zhì)量監(jiān)管方面困難重重，難以普及。本文就如何控制風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)及電能質(zhì)量進(jìn)行探討，提出一些建議。

2 風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)

風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)可以一分為二，第一個(gè)是同步風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)，第二個(gè)是異步風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)。它們有各自的特性以及應(yīng)用限制條件與不足之處。

2.1 同步風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)最理想的狀態(tài)是同步發(fā)電機(jī)組和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組兩者之間步調(diào)一致、完美結(jié)合。一般情況下，因?yàn)轱L(fēng)速一直是變幻不定的狀態(tài)，所以受之影響的發(fā)電轉(zhuǎn)子也會(huì)有大幅度的搖擺不定，就導(dǎo)致了風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)調(diào)速無法達(dá)到同步發(fā)電機(jī)的精度，很容易出現(xiàn)失步狀況。正是因?yàn)榇嬖谶@一難題，同步發(fā)電機(jī)雖然在一些領(lǐng)域有所涉及，但一直都沒有大規(guī)模去做推廣應(yīng)用。如何使同步發(fā)電機(jī)與風(fēng)力發(fā)電機(jī)有效協(xié)調(diào)步調(diào)同步，一直是電力學(xué)方面研討的關(guān)鍵與核心。電力及相關(guān)專業(yè)的專家學(xué)者在研發(fā)出可以有效應(yīng)對(duì)此難題的變頻設(shè)備之后，即將其運(yùn)用到同步風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)中并不斷加以完善，在堅(jiān)持不懈的努力之下，同步發(fā)電與風(fēng)力發(fā)電運(yùn)營組已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了初步的有機(jī)結(jié)合，前景看好。

2.2 異步風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)

與同步風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)有所區(qū)別的是異步風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)，即異步發(fā)電動(dòng)力組與風(fēng)力發(fā)電動(dòng)力組兩者結(jié)合后再一同運(yùn)轉(zhuǎn)。異步風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)在運(yùn)用方面優(yōu)于同步風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的是沒有那么多的限制條件，它并不需要風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)調(diào)速準(zhǔn)確達(dá)到同步發(fā)電機(jī)的精度，只要在發(fā)電轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)調(diào)速異步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)速保持一定程度上的協(xié)調(diào)與一致即可。當(dāng)然，有優(yōu)點(diǎn)，也就會(huì)有不足之處。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電動(dòng)力組與異步風(fēng)力發(fā)電動(dòng)力組完成并網(wǎng)之后，很有可能因?yàn)橐恍┩话l(fā)狀況如沖擊電流過大、電壓下降等而直接造成整個(gè)運(yùn)行中的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的癱瘓，稍不注意就容易發(fā)生危險(xiǎn)事故。想要解決異步發(fā)電機(jī)機(jī)組不易并網(wǎng)的問題，有效規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)危機(jī)也并非易事。目前能做到的也只是加大加強(qiáng)對(duì)異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)監(jiān)管。同時(shí)還應(yīng)積極尋求技術(shù)創(chuàng)新和突破，以求從根源上杜絕安全隱患。

3 風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)試運(yùn)行實(shí)驗(yàn)

風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)試運(yùn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)壳爸饕袃煞N：動(dòng)態(tài)無功抵償設(shè)備功用特性的測(cè)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)和風(fēng)電場(chǎng)電能質(zhì)量的測(cè)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)。

3.1 動(dòng)態(tài)無功抵償設(shè)備功用特性的測(cè)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)

進(jìn)行動(dòng)態(tài)無功抵償設(shè)備功用特性的測(cè)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，是為了驗(yàn)證電容抵償投切的一系列步驟和操作是否合格達(dá)標(biāo)。實(shí)驗(yàn)步驟很簡單，只要在運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)組并網(wǎng)的同時(shí)，先調(diào)整發(fā)電機(jī)改變輸出功率，再改變機(jī)組的負(fù)載狀態(tài)即可。需要注意的是，為了實(shí)驗(yàn)的可靠性有所保證，必須在盡可能差的工況下、在大小不一的風(fēng)力發(fā)電量狀況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

3.2 風(fēng)電場(chǎng)電能質(zhì)量的測(cè)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)

要做風(fēng)電場(chǎng)電能質(zhì)量的測(cè)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，首先要使風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)保持停運(yùn)狀態(tài)，再對(duì)各個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，以此來驗(yàn)證各次諧波電壓的安穩(wěn)度、電壓總諧波是否正常。如果風(fēng)電場(chǎng)保持的是正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，就必須要測(cè)試各個(gè)功率區(qū)間、諧波電壓等，這樣才能知道風(fēng)電場(chǎng)諧波電流是不是符合標(biāo)準(zhǔn)。

4 風(fēng)力并網(wǎng)技術(shù)對(duì)電能質(zhì)量的影響

風(fēng)力發(fā)電在電力事業(yè)中的重要地位，使得并網(wǎng)技術(shù)得以廣泛應(yīng)用，風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的普及反過來又反作用于電能質(zhì)量。然而風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)也存在目前無法攻克的難關(guān)，風(fēng)力的不穩(wěn)定性、風(fēng)力發(fā)電動(dòng)力組設(shè)備的欠完備，都會(huì)影響輸出功率的穩(wěn)定性，影響著電能質(zhì)量。只有先想辦法完善風(fēng)力發(fā)電動(dòng)力組設(shè)備，減小風(fēng)力不穩(wěn)定性帶來的反作用不利影響，才能確保功率輸出的穩(wěn)定性，提高電能質(zhì)量。通過不斷的科學(xué)研究與實(shí)驗(yàn)探索來提升和完善風(fēng)力并網(wǎng)技術(shù)，對(duì)于提高電能質(zhì)量有著極為深遠(yuǎn)的歷史意義，勢(shì)在必行。

5 風(fēng)力發(fā)電電能質(zhì)量提高的方法及控制

上文講到風(fēng)力發(fā)電技術(shù)目前仍存在許多不足之處有待完善，這些不足之處直接影響了風(fēng)力發(fā)電電能質(zhì)量。為了提高電能質(zhì)量，就很有必要采取一些相應(yīng)的方式方法來改善和加大控制，從而降低不確定因素造成的不良影響。

5.1 諧波的按捺

諧波的按捺需要用到特殊的設(shè)備，停止無功抵償器是目前運(yùn)用最廣的一種按捺諧波的設(shè)備，它是由電抗器、諧波過濾設(shè)備等組成的。之所以選擇用停止無功抵償器來按捺諧波，是因?yàn)橥Ｖ篃o功抵償器特點(diǎn)功能比較明顯，它有著強(qiáng)大的反響功效，可以時(shí)時(shí)刻刻監(jiān)測(cè)著無功的功率，實(shí)時(shí)調(diào)整改變了的電壓，將諧波完全過濾掉，這樣就能很好的保證和提高風(fēng)電發(fā)電電能質(zhì)量。

5.2 閃變按捺與電壓動(dòng)搖按捺

除了諧波能影響風(fēng)力發(fā)電電能質(zhì)量之外，電壓閃變也是可以影響電能質(zhì)量的一種主要成分。針對(duì)電壓閃變也有相應(yīng)的設(shè)備來對(duì)抗，目前主要運(yùn)用的是有源電力濾波器。在電壓閃變出現(xiàn)的時(shí)候，負(fù)荷電流開始迅猛劇烈動(dòng)搖，源電力濾波器的敏捷呼應(yīng)、抵償容量小、超高安全安穩(wěn)性功能完全發(fā)揮到了作用，在此時(shí)完成對(duì)無功電流的抵償作業(yè)，從而超強(qiáng)操控動(dòng)搖的電壓，具有顯著效果。

除了有源電力濾波器，還有一種設(shè)備也可以來應(yīng)對(duì)電壓閃變狀況，它就是動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器。與有源電力濾波器相區(qū)別的是，在電壓出現(xiàn)閃變狀況時(shí)，動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器既可以抵償無功功率，又能夠抵償有功功率。動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器中的儲(chǔ)能單元，可以在極其短暫的時(shí)間里傳輸電壓到系統(tǒng)內(nèi)，從而解決電壓動(dòng)搖的問題。因?yàn)樗牡謨攦擅嫘怨π?，?dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器被更多的運(yùn)用于操控風(fēng)力發(fā)電電能質(zhì)量。

此外，一致電能質(zhì)量操控器目前運(yùn)用也比較廣泛。一致電能質(zhì)量操控器是比較有代表性的歸納類抵償設(shè)備，它可以有效組合、融合串聯(lián)和并聯(lián)，可以同時(shí)補(bǔ)償電壓、電流，可以很好的解決歸納抵償、諧波抵償?shù)葐栴}，對(duì)電能質(zhì)量的操控能力特別強(qiáng)大。

6 結(jié)束語

風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)是一種非常領(lǐng)先的可持續(xù)發(fā)展的綠色技術(shù)，雖然目前受限于科技與技術(shù)發(fā)展等問題的制約和阻礙，而未能得到更大規(guī)模的普遍運(yùn)用。但是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展，經(jīng)過科研人員的努力鉆研，相信在不遠(yuǎn)的未來，風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)必將能攻克一切技術(shù)難關(guān)，成為發(fā)電事業(yè)的引領(lǐng)者和主力軍。

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[3]吳斌.風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的功率變換與控制[M].北京：北京機(jī)械工業(yè)出版社,2012.