關(guān)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)問(wèn)題探討

張炳凱

大唐三門(mén)峽發(fā)電有限責(zé)任公司 河南 三門(mén)峽 472143

風(fēng)能資源之所以被我國(guó)大力開(kāi)發(fā)，主要因?yàn)轱L(fēng)能資源擁有可再生、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，唯一的缺點(diǎn)是風(fēng)能資源發(fā)展的時(shí)間過(guò)短，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)容易出現(xiàn)問(wèn)題，尤其在并網(wǎng)與脫網(wǎng)瞬間，時(shí)間看似短暫，但對(duì)于局部電網(wǎng)影響重大，如不能合理使用風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，電網(wǎng)電壓就會(huì)因短暫沖擊，發(fā)生大規(guī)模脫網(wǎng)事故，給國(guó)民生活帶來(lái)不便。為改善電網(wǎng)不穩(wěn)定情況，需要將風(fēng)力發(fā)電容量繼續(xù)增大，才能給大眾用戶提供安全并穩(wěn)定的清潔性能源。

一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)方式概述

我國(guó)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的成熟，讓風(fēng)能資源得到發(fā)展，并在清潔性能源中占領(lǐng)了重要地位。根據(jù)我國(guó)目前使用的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)方式，將其分為以下三種方式，分別介紹并網(wǎng)方式存在的優(yōu)點(diǎn)以及缺點(diǎn)。

（一）同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在進(jìn)行并網(wǎng)過(guò)程中，需要在合閘前避免電流沖擊，然后注意轉(zhuǎn)軸扭矩是否符合標(biāo)準(zhǔn)，為了防止并網(wǎng)過(guò)程中出現(xiàn)某環(huán)節(jié)失誤，需要將風(fēng)力發(fā)電機(jī)的端電壓進(jìn)行調(diào)整，將端電壓設(shè)置成與電網(wǎng)相同電壓；風(fēng)力發(fā)電機(jī)的頻率需適當(dāng)調(diào)整，保證發(fā)電機(jī)頻率是與電網(wǎng)的頻率在同一頻道內(nèi)；風(fēng)力發(fā)電機(jī)的相序需要進(jìn)行調(diào)整，將相序設(shè)置成為與電網(wǎng)相同相序。同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中具有多種能力，可有效保證輸出的電能質(zhì)量。但在并網(wǎng)運(yùn)行前提下，則需要為其提供變頻器，變頻器功率必須要比風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率大，借助功率較大的變頻器，調(diào)節(jié)并網(wǎng)時(shí)速，讓其更加穩(wěn)定，才能達(dá)到期望值。因此，并網(wǎng)所需控制系統(tǒng)功率要極其強(qiáng)大，無(wú)疑中增加了成本，但隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)有適合的直驅(qū)風(fēng)機(jī)（金風(fēng)1.5MW）在同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中使用，也取得了不錯(cuò)的成果。

（二）異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不同的地方在于，異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在并網(wǎng)過(guò)程中不需要進(jìn)行同步操作，便可進(jìn)行并網(wǎng)。異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組只需要風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的相位、頻率、電壓大小處于一定范圍內(nèi)，就可輕松實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，十分便捷，最重要一點(diǎn)是可以保證并網(wǎng)發(fā)電穩(wěn)定性。異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)過(guò)程中由于穩(wěn)定性較強(qiáng)，所以在風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)過(guò)程中比同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)使用范圍廣。

1、異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)方式

異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)組在采用的并網(wǎng)方式，主要是雙向晶閘管控制的軟啟動(dòng)方法，也可將其稱之為軟投入法，主要運(yùn)作方式是，利用風(fēng)力機(jī)與發(fā)電機(jī)運(yùn)行速度，在運(yùn)行過(guò)程中斷路閉合器是在發(fā)電機(jī)的輸出端，將其與雙向晶閘管和電網(wǎng)連接，即可達(dá)到雙向晶閘管運(yùn)行增大效果，實(shí)現(xiàn)異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)。此時(shí)，還需及時(shí)觀察電流方向，是否已經(jīng)被雙向晶閘控制，爭(zhēng)取將并網(wǎng)沖擊電流控制在一定程度內(nèi)，讓并網(wǎng)以穩(wěn)定的方式進(jìn)行。并網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行過(guò)程結(jié)束后，微處理機(jī)會(huì)發(fā)生結(jié)束信號(hào)，將其中一組開(kāi)關(guān)準(zhǔn)確的連接雙向晶閘管，連接過(guò)程中需要利用短接方式，最后結(jié)束異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)過(guò)程。

2、雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)方式

雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行并網(wǎng)時(shí)，最大優(yōu)勢(shì)是可以在保證穩(wěn)定性的同時(shí)可與電網(wǎng)直接連接，雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)只需通過(guò)相交變頻器，就可接入已有電網(wǎng)。雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在并網(wǎng)連接過(guò)程中，主要擁有以下特點(diǎn)：可以帶動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速，將風(fēng)力機(jī)與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速同時(shí)提升，將電壓、同步、相控制在變頻器內(nèi)，保證連接電網(wǎng)速度，同時(shí)避免并網(wǎng)過(guò)程中出現(xiàn)的電流沖擊。部分風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速不停止，使用雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組可以讓風(fēng)力機(jī)停止轉(zhuǎn)矩，保證在靜止?fàn)顟B(tài)啟動(dòng)雙饋電機(jī)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)工況分析。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以進(jìn)行調(diào)整，只要熟練掌握風(fēng)速、負(fù)荷變化就能使風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速保持在最佳葉尖速，幫助電網(wǎng)最大程度發(fā)揮電能輸出。雙饋發(fā)電機(jī)勵(lì)磁可以通過(guò)勵(lì)磁電流的頻率、幅值和相位進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流頻率，風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生變速，也可保證輸出電力頻率的穩(wěn)定性；調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的幅值和相位，可保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出過(guò)程中功率目的。轉(zhuǎn)子電流相位發(fā)生轉(zhuǎn)變時(shí)，可以根據(jù)轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)空隙進(jìn)行位移，改變雙饋電機(jī)與電網(wǎng)電壓位置的相對(duì)性，將電機(jī)功率角進(jìn)行轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)勵(lì)磁對(duì)功率產(chǎn)生的影響，平定電流有功功率及無(wú)功功率。雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，可以改變風(fēng)能轉(zhuǎn)化效率，幫助并網(wǎng)控制更加可靠穩(wěn)定，保證電網(wǎng)功率因數(shù)、諧波小，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定并網(wǎng)控制。

二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)之后需要注意的要點(diǎn)

風(fēng)電場(chǎng)由于無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)算風(fēng)的方向和速度，就會(huì)導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與電網(wǎng)連接過(guò)程中的電壓產(chǎn)生變化，尤其遇見(jiàn)陣風(fēng)和漸變風(fēng)時(shí)，并網(wǎng)難度將會(huì)大幅度增加，并且還會(huì)導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)組無(wú)法穩(wěn)定運(yùn)行。異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組雖然可以保證并網(wǎng)過(guò)程中保證電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性，但還是會(huì)在并網(wǎng)過(guò)程產(chǎn)生瞬間電網(wǎng)電壓水平不標(biāo)準(zhǔn)的情況，尤其是電網(wǎng)電壓水平降低后，產(chǎn)生的不良影響。不過(guò)，對(duì)于這方面我國(guó)現(xiàn)有科研團(tuán)隊(duì)已經(jīng)找到了解決方法，就是利用無(wú)功補(bǔ)償電容器，在并網(wǎng)過(guò)程中幫助異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行并網(wǎng)連接，保證并網(wǎng)過(guò)程中電網(wǎng)電壓一直處于穩(wěn)定狀態(tài)。

結(jié)語(yǔ)：

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在未來(lái)電力發(fā)展中十分重要，并網(wǎng)技術(shù)也需不斷重視，本文中指出了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在并網(wǎng)過(guò)程中各自的優(yōu)缺點(diǎn)，希望相關(guān)科研團(tuán)隊(duì)可對(duì)各種并網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行深入研究，保證電網(wǎng)電壓穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)技術(shù)穩(wěn)定性。電力是國(guó)民生活中不可或缺的一部分，需求量較大，質(zhì)量要高，相關(guān)技術(shù)人員需不斷進(jìn)取，在傳統(tǒng)發(fā)電方式中進(jìn)行創(chuàng)新，為風(fēng)能資源受眾群體提供穩(wěn)定、安全的清潔性能源。