風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)及電能質(zhì)量控制措施

張伯文

【摘?要】我國(guó)電能有火力、水力等多種來源，而風(fēng)力則是其中一種主要來源，隨著技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)風(fēng)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(fēng)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(huì)承受較大的沖擊力。所以導(dǎo)致了配電網(wǎng)容易出現(xiàn)問題，如閃變、諧波污染等。因?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電具有隨機(jī)性的特點(diǎn)，會(huì)影響到發(fā)電過程，所以風(fēng)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(gè)值得探討的問題。

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

中圖分類號(hào)：TM614 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

風(fēng)力發(fā)電是將風(fēng)的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電形式，較燃煤發(fā)電更為綠色環(huán)保，應(yīng)得到大力推廣。但是，我國(guó)目前風(fēng)力發(fā)電技術(shù)相較于德國(guó)等風(fēng)力發(fā)電強(qiáng)國(guó)還有很大的差距，在風(fēng)電并網(wǎng)方面會(huì)因?yàn)橹C波而降低系統(tǒng)容量，并使設(shè)備加速老化，甚至影響發(fā)電安全。另外，還會(huì)產(chǎn)生并網(wǎng)閃變問題，導(dǎo)致終端用電設(shè)備發(fā)生異常甚至損壞電器。目前，只有解決諧波和閃變并網(wǎng)問題，同時(shí)，加強(qiáng)電網(wǎng)調(diào)峰能力、和智能電網(wǎng)建設(shè)并提高電能消納水平，才能確保風(fēng)力發(fā)電得到充分利用，發(fā)揮綠色能源的作用。

1風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)

1.1同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)

同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作效率高、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、成本低、可靠性高、維護(hù)量小，同步發(fā)電機(jī)的無功功率和有功功率是同時(shí)輸出的，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速平穩(wěn)負(fù)載特性強(qiáng)，周波穩(wěn)定，發(fā)電機(jī)組發(fā)電電能質(zhì)量高，在風(fēng)力發(fā)電中同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛，幾乎大部分企業(yè)都擁有同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)。但同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)并不全是優(yōu)點(diǎn)，實(shí)際進(jìn)行發(fā)電過程中同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組對(duì)風(fēng)力的控制較弱，無法形成穩(wěn)定的電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩上下波動(dòng)，不能控制在一定的參數(shù)范圍內(nèi)，進(jìn)行各個(gè)發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)時(shí)，對(duì)發(fā)電機(jī)是有要求的，發(fā)電機(jī)的頻率要與系統(tǒng)頻率相同，發(fā)電機(jī)出口電壓與系統(tǒng)電壓相同，其最大誤差應(yīng)在百分之五以內(nèi)，發(fā)電機(jī)相序與系統(tǒng)相序相同，發(fā)電機(jī)相位與系統(tǒng)相位相同，但同步發(fā)電機(jī)組往往無法達(dá)到上述的精度標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)有一些系統(tǒng)誤差。并網(wǎng)時(shí)，要求操作工人對(duì)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)控制發(fā)電機(jī)組與系統(tǒng)連接，但如果這個(gè)過程出現(xiàn)了失誤，可能會(huì)在負(fù)載突然變化時(shí)由于轉(zhuǎn)子有慣性，轉(zhuǎn)角不能立即穩(wěn)定在新的數(shù)值，在新的穩(wěn)定值左右出現(xiàn)若干次擺動(dòng)的情況。

1.2異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)

異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)與同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)相比，不需要高精度的機(jī)組調(diào)速在實(shí)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(shí)施并網(wǎng)。異步發(fā)電機(jī)與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組相搭配具有著不需要復(fù)雜控制裝置的優(yōu)點(diǎn)，這得益于其只需要依靠轉(zhuǎn)差率便可以調(diào)節(jié)負(fù)荷的特點(diǎn)。其并網(wǎng)后不會(huì)出現(xiàn)同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)那樣失步、無振蕩的問題，其運(yùn)行時(shí)有著較強(qiáng)的可靠性，穩(wěn)定性高。但是異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)也有一定的缺點(diǎn)：（1）大沖擊電流容易在工作人員直接進(jìn)行并網(wǎng)操作時(shí)產(chǎn)生，導(dǎo)致電壓下降，不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。（2）系統(tǒng)需要工作人員補(bǔ)償一定的無功功率，因?yàn)楫惒斤L(fēng)力發(fā)電機(jī)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(huì)隨著不穩(wěn)定系統(tǒng)頻率超過上限的同時(shí)相應(yīng)的加快，會(huì)使異步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電動(dòng)狀態(tài)由原來的自發(fā)電狀態(tài)，而異步發(fā)電機(jī)電流也會(huì)因?yàn)椴环€(wěn)定系統(tǒng)頻率值下降而大幅增加，過載現(xiàn)象也會(huì)因此產(chǎn)生。在使用異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)時(shí)需要有工作人員確保發(fā)電機(jī)組能夠一直處于穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)。

2解決風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)問題和提高電能質(zhì)量控制的措施

2.1做好諧波抑制措施

在進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用時(shí)，想要提高電能質(zhì)量控制效果，可以使用靜止無功補(bǔ)償器抑制諧波。靜止無功補(bǔ)償器可以對(duì)諧波危害問題進(jìn)行有效的抑制，這種補(bǔ)償器主要是由電抗器，諧波過濾裝置和多臺(tái)可投切電容器等共同構(gòu)成。靜止無功補(bǔ)償器的最大特征就是具有非常強(qiáng)的反應(yīng)能力，可以對(duì)無功功率進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，還能夠?qū)崟r(shí)的調(diào)整由于風(fēng)速不穩(wěn)定導(dǎo)致的電壓變化，從而實(shí)現(xiàn)將諧波完全的濾除，從而不斷的提高風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，提升整體電網(wǎng)的電能供應(yīng)質(zhì)量。

2.2抑制電壓波動(dòng)以及閃變

2.2.1添加有源電力濾波設(shè)備在系統(tǒng)當(dāng)中

實(shí)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(dòng)負(fù)荷電流出現(xiàn)的時(shí)候，對(duì)因?yàn)樨?fù)荷變化導(dǎo)致的無功電流加以補(bǔ)償，使負(fù)荷電流得到及時(shí)補(bǔ)償。可關(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(fù)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(fù)荷提供。有源電力濾波設(shè)備有著反應(yīng)速度快、電壓波動(dòng)范圍大、設(shè)備可靠性強(qiáng)，穩(wěn)定率高、閃變補(bǔ)償率高的優(yōu)點(diǎn)。

2.2.2添加動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)設(shè)備在系統(tǒng)當(dāng)中

可以添加動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)設(shè)備在系統(tǒng)中在中低壓類型配電網(wǎng)的情況下，因?yàn)槠渫瑯訒?huì)發(fā)生電壓閃變問題在有功功率高速波動(dòng)過程中。與此同時(shí)需要更加優(yōu)秀的補(bǔ)償裝置，補(bǔ)償裝置要在提供無功功率人員掌握該設(shè)備的使用方法，避免在施工時(shí)出現(xiàn)失誤。最后，對(duì)施工機(jī)器要定期的維修和保養(yǎng)，最好是有專門的人保管，負(fù)責(zé)一切事項(xiàng)。對(duì)材料和設(shè)備一切相關(guān)數(shù)據(jù)都要整理歸檔，為以后使用時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量問題查找提供便利的條件以及為更好的掌握設(shè)備操作方法做好準(zhǔn)備。要想做好工程就要把建設(shè)中的各種檢測(cè)做到位，尤其是對(duì)于那些項(xiàng)目大、工期長(zhǎng)的施工工程，技術(shù)檢測(cè)是前后工程銜接的關(guān)鍵。

2.3提高技術(shù)人員的專業(yè)能力

電力企業(yè)可以針對(duì)風(fēng)電并網(wǎng)工作加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)人員的技術(shù)培訓(xùn)，定期組織專業(yè)知識(shí)的培訓(xùn)，從而提高技術(shù)人員的專業(yè)素養(yǎng)，不斷的提升整體風(fēng)力發(fā)電網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量。電力企業(yè)可以針對(duì)風(fēng)機(jī)葉片結(jié)構(gòu)、故障診斷、損傷維修以及運(yùn)行維護(hù)等方面開展培訓(xùn)工作，安排相關(guān)技術(shù)人員就嚴(yán)重葉片缺陷的識(shí)別，分類分級(jí)和缺陷修復(fù)建議等問題進(jìn)行深入的探討和學(xué)習(xí)。風(fēng)力發(fā)電企業(yè)要繼續(xù)加強(qiáng)技術(shù)交流和業(yè)務(wù)培訓(xùn)，推進(jìn)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用，不斷的提高風(fēng)力發(fā)電變電技術(shù)及電能質(zhì)量的控制，為電力生產(chǎn)的運(yùn)行和維護(hù)提供有力的技術(shù)支持。

2.4改善電網(wǎng)調(diào)峰能力

每個(gè)地區(qū)的用電水平不同，而且同一個(gè)地區(qū)的用電水平也會(huì)因?yàn)榧竟?jié)不同而發(fā)生差異，這需要電網(wǎng)具有靈活的調(diào)峰能力。而調(diào)峰機(jī)制中能否順暢地接入風(fēng)力發(fā)電機(jī)組緩解火電供給不足，成為現(xiàn)階段阻礙風(fēng)電并網(wǎng)的一個(gè)因素?？v觀我國(guó)現(xiàn)階段電網(wǎng)調(diào)峰能力，與德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有很大的距離。風(fēng)力發(fā)電反調(diào)峰作用具體指的是其功率輸出是不確定的，主要是受風(fēng)力以及季節(jié)影響非常明顯。所以，必須建立智能化系統(tǒng)對(duì)用電峰值進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并結(jié)合風(fēng)力發(fā)電具體參數(shù)，使風(fēng)電和電網(wǎng)形成動(dòng)態(tài)匹配，這才是確保風(fēng)電并網(wǎng)供電質(zhì)量可靠性的有效手段。

結(jié)束語

總而言之，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)在當(dāng)今的社會(huì)發(fā)展中占據(jù)了非常重要的位置，其在電路市場(chǎng)中所占的份額也明顯增加，對(duì)能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整有著十分積極的作用，但是在電力生產(chǎn)中，采取何種措施不斷的提高風(fēng)能的利用效率，提高風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量和運(yùn)行效率，減少諧波的不利影響也成為人們更加關(guān)注的問題，這對(duì)電力系統(tǒng)的性能有了更加嚴(yán)格的要求，風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)就是非常重要的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。

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（作者單位：甘肅中電瓜州風(fēng)力發(fā)電有限公司）