風力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)及電能質(zhì)量控制措施探討

呂昶

【摘 要】本文對風力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)進行了介紹，其中主要介紹了同步風力發(fā)電機組并網(wǎng)技術(shù)與異步風力發(fā)電機組并網(wǎng)技術(shù)兩方面，并分析了兩種技術(shù)對電能質(zhì)量的影響，同時提出了控制電能質(zhì)量的方法，主要是閃變與抑制諧波以及電壓波動兩種方法。希望通過本文能夠幫助企業(yè)更好的應(yīng)用風力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)，是企業(yè)能夠更好的控制電能質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】風力發(fā)電；并網(wǎng)技術(shù)；電能質(zhì)量控制；措施

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(shù)的發(fā)展，我國風力發(fā)電廠的容量也因此增加，一定程度的影響了整體的電網(wǎng)系統(tǒng)。風力發(fā)電廠的分布主要集中在人口稀少的區(qū)域，通常原理供電網(wǎng)絡(luò)的中心區(qū)域，因此不會承受較大的沖擊力。所以導致了配電網(wǎng)容易出現(xiàn)問題，如閃變、諧波污染等。因為風力發(fā)電具有隨機性的特點，會影響到發(fā)電過程，所以風力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)變得越來越重要，如何控制好電能質(zhì)量是一個值得探討的問題。

1 風力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)

選擇好合適的風力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)對于企業(yè)來說十分重要，要求發(fā)電器輸出的幅值、電壓頻率及相位方面都需要與電網(wǎng)系統(tǒng)抑制。風力發(fā)電在并網(wǎng)過程中，其對電網(wǎng)產(chǎn)生的沖擊力會隨著風力發(fā)電機機組整體容量的增加而上升，如果并網(wǎng)遭受到過大的沖擊力，電力系統(tǒng)的電壓值會因此下降，塔架、發(fā)電機等機械部分也因此會產(chǎn)生磨損，如果并網(wǎng)遭受較大沖擊的時間過長的話會不同程度的影響到其他掛網(wǎng)機組，系統(tǒng)甚至可能會被瓦解，所以選擇好合適的并網(wǎng)技術(shù)十分重要。

1.1 同步風力發(fā)電機組并網(wǎng)技術(shù)

實際工作狀態(tài)的同步發(fā)電機能夠同時形成無功功率并且輸出有功功率，周波因此能夠確保穩(wěn)定，因為其生成的電能質(zhì)量高，所以應(yīng)用在電力系統(tǒng)中的幾率高，大部分企業(yè)都應(yīng)用著同步風力發(fā)電機組并網(wǎng)技術(shù)。但同步風力發(fā)電機組并網(wǎng)技術(shù)也存在著實際使用過程中無法有效控制風速，難以保持穩(wěn)定的運行轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩，實際的并網(wǎng)過程中會出現(xiàn)同步發(fā)電機所需精度與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩難以相符的問題。與此同時，如果工作人員在并網(wǎng)實現(xiàn)以后沒有控制其，有可能會出現(xiàn)失步或無功振蕩問題，重載狀態(tài)下尤其明顯。應(yīng)用同步風力發(fā)電機組并網(wǎng)技術(shù)的受阻主要問題如上，而在電力電子技術(shù)迅速發(fā)展的今天，可以通過利用技術(shù)避免以上問題，如在電機與電網(wǎng)中安設(shè)變頻裝置等。

1.2 異步風力發(fā)電機組并網(wǎng)技術(shù)

異步風力發(fā)電機組并網(wǎng)技術(shù)與同步風力發(fā)電機組并網(wǎng)技術(shù)相比，不需要高精度的機組調(diào)速在實際工作中，不需要保持同步或是整歩操作與設(shè)備，基本保持轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速相同就可以實施并網(wǎng)。異步發(fā)電機與風力發(fā)電機組相搭配具有著不需要復雜控制裝置的優(yōu)點，這得益于其只需要依靠轉(zhuǎn)差率便可以調(diào)節(jié)負荷的特點。其并網(wǎng)后不會出現(xiàn)同步風力發(fā)電機組并網(wǎng)技術(shù)那樣失步、無振蕩的問題，其運行時有著較強的可靠性，穩(wěn)定性高。但是異步風力發(fā)電機組并網(wǎng)技術(shù)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(wǎng)操作時產(chǎn)生，導致電壓下降，不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。（2）系統(tǒng)需要工作人員補償一定的無功功率，因為異步風力發(fā)電機組并網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)自身無法形成無功功率。（3）同步轉(zhuǎn)速會隨著不穩(wěn)定系統(tǒng)頻率超過上限的同時相應(yīng)的加快，會使異步發(fā)電機轉(zhuǎn)化為電動狀態(tài)由原來的自發(fā)電狀態(tài)，而異步發(fā)電機電流也會因為不穩(wěn)定系統(tǒng)頻率值下降而大幅增加，過載現(xiàn)象也會因此產(chǎn)生。在使用異步風力發(fā)電機組并網(wǎng)技術(shù)時需要有工作人員確保發(fā)電機組能夠一直處于穩(wěn)定運行的狀態(tài)。

2 控制電能質(zhì)量的具體策略

2.1 抑制諧波

對電能質(zhì)量進行控制首先可通過抑制諧波來實現(xiàn)，在系統(tǒng)中添加靜止無功補償設(shè)備，電抗器、可投切電容器等裝置使禁止無功補償設(shè)備中所包含的，其能夠確認無功功率有沒有出現(xiàn)變化，對變化狀態(tài)的無功功率加以跟蹤，具有反應(yīng)速度快，反應(yīng)及時的優(yōu)點。靜止無功補償設(shè)備能夠有效調(diào)節(jié)電壓起伏現(xiàn)象，如風速不穩(wěn)定所導致的電壓起伏現(xiàn)象，最終達到消除諧波的效果，使風力發(fā)電機組運行狀況不影響到電網(wǎng)電能質(zhì)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(shè)備在系統(tǒng)當中

實際工作中為了避免電壓閃變現(xiàn)象的出現(xiàn)，可以再劇烈波動負荷電流出現(xiàn)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?？申P(guān)斷電子設(shè)備是有源電力濾波設(shè)備中所用到的電子零件，因此系統(tǒng)電源可以用電子控制設(shè)備替換，向電壓負荷輸送畸變電流，使系統(tǒng)能夠確保把正弦基波電流只向負荷提供。有源電力濾波設(shè)備有著反應(yīng)速度快、電壓波動范圍大、設(shè)備可靠性強，穩(wěn)定率高、閃變補償率高的優(yōu)點。

2.2.2 添加動態(tài)電壓恢復設(shè)備在系統(tǒng)當中

可以添加動態(tài)電壓恢復設(shè)備在系統(tǒng)中在中低壓類型配電網(wǎng)的情況下，因為其同樣會發(fā)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(yōu)秀的補償裝置，補償裝置要在提供無功功率的同時能夠補償有功功率，因為補償設(shè)備自身帶有儲能單元，故可以使電能的整體質(zhì)量得到提升。

2.3 改善電能質(zhì)量

對于電能質(zhì)量而言，理想狀態(tài)為正弦波，但受一些因素的影響，波形會出現(xiàn)偏離，即產(chǎn)生電能質(zhì)量問題?，F(xiàn)階段，諸多城市中電能質(zhì)量都不高，影響人們的正常工作及生活，所以改善與控制電能質(zhì)量勢在必行。在電能質(zhì)量改善中，首先，針對電功率因素進行改善，確保無功就地平衡，需要注意的是供電半徑要確保合理；其次，供電線路導線截面的選擇，對變電與配電設(shè)備合理配置，避免超負荷運行；最后，適當設(shè)置調(diào)壓措施，如變壓器加裝有載調(diào)壓裝置、串聯(lián)不暢、安裝靜電電容器或同期調(diào)試相機等，上述措施實際應(yīng)用中，對電能質(zhì)量都具有改善作用。此外，在電力系統(tǒng)運行過程中，還需要對人們的用電情況進行調(diào)查，尋找影響電能質(zhì)量的原因，采取更有效、更具針對性的措施來改善電能質(zhì)量。

3 結(jié)語

在電力電子技術(shù)發(fā)展成熟的今天，電能的整體質(zhì)量可以通過利用電力電子技術(shù)控制風電機組達到改善效果，促進我國風力發(fā)電的發(fā)展。但我國風力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)仍存在著問題，使風力發(fā)電不能在各類發(fā)電企業(yè)中廣泛應(yīng)用，各個發(fā)電企業(yè)還需要大力研究風能，提升風能發(fā)電的效率，使我國風力發(fā)電水平得到提升，豐富我國的電力資源，促進整個電力行業(yè)的未來的發(fā)展。

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