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

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摘要：現(xiàn)階段，我國(guó)各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)呈現(xiàn)出迅猛發(fā)展的形式，人們對(duì)日常生活的要求越來越高。 電能已經(jīng)成為人們必不可少的能源，我國(guó)對(duì)新能源的關(guān)注度越來越高，尤其是“可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略”提出以來，人們對(duì)如何提高風(fēng)能、水能等新能源的利用率展開了研究。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電;并網(wǎng)技術(shù);電能質(zhì)量;控制措施

1?風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)

我們所述的風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)指的是發(fā)電機(jī)輸出的電壓在幅值，頻率乃至向位上和電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓是一致的。風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)是完成風(fēng)力發(fā)電到電能供應(yīng)的必要過程，是實(shí)現(xiàn)電能輸出的必要環(huán)節(jié)。并網(wǎng)技術(shù)的關(guān)鍵是確保風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出，電力能源的電壓和被接入電網(wǎng)的電壓在扶智相位頻率等方面保持一致，能夠保證風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)實(shí)施后，整體電能供應(yīng)的穩(wěn)定性而目前的風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)主要有兩種，一種是同步風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)，另一種是異步風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)。同步風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)主要是將風(fēng)力發(fā)電機(jī)和同步發(fā)電機(jī)相結(jié)合，在進(jìn)行同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行中能夠有效的輸出有功功率，并且能保證為發(fā)電提供必要的無功功率，促進(jìn)周波穩(wěn)定性提升，可以有效的提高電能穩(wěn)定性。同步風(fēng)電發(fā)力機(jī)具有工作效率高，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，成本的可靠性高，維護(hù)量小等優(yōu)點(diǎn)。該發(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，這導(dǎo)致同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)在風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用十分廣泛。同步風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)在整個(gè)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用中占很大的比重。在同步風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用中，風(fēng)速波動(dòng)明顯會(huì)造成轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)距出現(xiàn)較大的波動(dòng)，容易影響發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)調(diào)速的準(zhǔn)確性。為了解決這個(gè)問題，可以采用在電網(wǎng)和發(fā)電機(jī)組之間安裝變頻器的方法避免電力系統(tǒng)無功震蕩和步失，有效的提高并網(wǎng)質(zhì)量。異步風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)跟同步風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)相比，其主要是借助轉(zhuǎn)差率實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行復(fù)合的調(diào)整目標(biāo)，在具體的調(diào)速精度方面要求并不高。這種技術(shù)能夠減少相關(guān)同步，設(shè)備安裝的繁瑣，也可以省去整部操作環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的適當(dāng)調(diào)整。但是這種技術(shù)也有缺點(diǎn)，他在具體的并網(wǎng)操作中可能會(huì)產(chǎn)生沖擊電流，如果產(chǎn)生的沖擊電流過大，就會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)電壓水平降低，不利于電網(wǎng)的安全運(yùn)行。因此在進(jìn)行異步風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用時(shí)，可以進(jìn)行無功補(bǔ)償，避免抽選磁路飽和和電流增大的問題。異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的操作不復(fù)雜，而且其對(duì)控制力要求較低，實(shí)現(xiàn)發(fā)電控制，只需要調(diào)節(jié)一個(gè)重要參數(shù)。其在并網(wǎng)后的運(yùn)行方面非常穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)失步和震蕩現(xiàn)象。

2風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)和電能質(zhì)量控制的有效對(duì)策

2.1 做好諧波抑制措施

影響風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)質(zhì)量的因素有很多，其中，電能的質(zhì)量情況在其中占有非常重要的地位。為了最大程度的提高電能的利用效率，相關(guān)的技術(shù)人員主要采取的方式是通過對(duì)結(jié)合組靜止無功補(bǔ)償器進(jìn)行使用，來對(duì)影響諧波的因素進(jìn)行抑制。由于我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展在最近幾年來受到了人們的廣泛關(guān)注，電能設(shè)備的發(fā)展方向朝向多元化、豐富化的方向發(fā)展，現(xiàn)階段，市場(chǎng)上抑制器的種類也越來越豐富。諧波抑制工作使用的抑制器是組合型的，由可投切電容器、電抗器以及諧波濾波裝置構(gòu)成，這種抑制器與其中類型的抑制器相比，功率的轉(zhuǎn)化速度加快，可以對(duì)風(fēng)力情況進(jìn)行追蹤檢查，可以在短時(shí)間發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，并且對(duì)這種情況進(jìn)行及時(shí)的解決，提高抑制諧波的效率以及風(fēng)力發(fā)電的質(zhì)量情況。

2.2?動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器的應(yīng)用

在中低壓配電網(wǎng)中，有功功率進(jìn)行快速波動(dòng)也會(huì)造成電壓閃電的情況的發(fā)生。為了解決這種情況，就需要要求補(bǔ)償裝置在對(duì)無功功率進(jìn)行補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)，還有能夠提供瞬時(shí)有功功率的補(bǔ)償。動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器是帶有儲(chǔ)能單元的補(bǔ)償裝置，他的出現(xiàn)取代了傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償裝置。能單元，能夠在 ms 級(jí)內(nèi)以正常電壓和故障電壓的差值，向系統(tǒng)注入電壓，可以有效解決系統(tǒng)電壓波動(dòng)對(duì)客戶的影響。動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器能夠在非常短的時(shí)間內(nèi)向系統(tǒng)傳輸電壓，可以有效的改善電能質(zhì)量和動(dòng)態(tài)電壓，是解決電壓波動(dòng)、諧波等動(dòng)態(tài)電壓質(zhì)量問題的最佳方法。

2.3提升設(shè)備可靠性，優(yōu)化機(jī)組設(shè)計(jì)

對(duì)于發(fā)電業(yè)務(wù)，除了要關(guān)注設(shè)備本身的問題，更希望的是把發(fā)電廠中的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、輸電線路、SVG、變電設(shè)備等各個(gè)環(huán)節(jié)連在一起，從系統(tǒng)的角度來看，而對(duì)于設(shè)備廠商，比如風(fēng)機(jī)，是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立、完整系統(tǒng)，但從我們的角度，卻是整體的一環(huán)。兩者之間對(duì)于可靠性管理的側(cè)重點(diǎn)有相同，也有不同。無論是設(shè)備的可靠性，還是系統(tǒng)的可靠性，還是要從技術(shù)和管理兩個(gè)層面串起來，整體考慮如何做到真正的可靠。在現(xiàn)有風(fēng)電場(chǎng)投資經(jīng)濟(jì)模型下實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)的預(yù)期收益，必須使用大兆瓦、高效率、小體積、低重量、便于運(yùn)輸、吊裝安全的風(fēng)電機(jī)組，以實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)整體投資不增加的情況下，提升發(fā)電量，降低度電成本。同時(shí)技術(shù)路線的多樣化亦可推動(dòng)風(fēng)電機(jī)組技術(shù)進(jìn)步，還有綠色制造也是在風(fēng)電發(fā)展建設(shè)中需要重點(diǎn)考慮的問題。總體來看，未來風(fēng)電行業(yè)的技術(shù)發(fā)力點(diǎn)集中在以下方面：增大風(fēng)電機(jī)組的單機(jī)容量;提高葉輪的捕風(fēng)能力;提高風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率;提高機(jī)組及部件質(zhì)量;增強(qiáng)機(jī)組運(yùn)輸、安裝便捷性;增強(qiáng)機(jī)組環(huán)境適應(yīng)性等，相關(guān)風(fēng)電企業(yè)要進(jìn)一步提升設(shè)備可靠性，研究機(jī)組優(yōu)化的有效措施，促進(jìn)整體風(fēng)電機(jī)組工作效率的提升。

2.4有源濾波器的應(yīng)用

要對(duì)電壓閃變進(jìn)行抑制，需在負(fù)荷電流發(fā)生急劇波動(dòng)時(shí)，對(duì)負(fù)荷變化發(fā)生的無功電流進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償?，F(xiàn)階段，一般是采用有源濾波器，主要是由電力晶體管和可關(guān)斷晶閘管構(gòu)成，在一定程度上對(duì)負(fù)荷電流進(jìn)行實(shí)時(shí)樸償，同時(shí)由于該濾波器采用的是可關(guān)斷的電 子器件，能利用電子控制器替代系統(tǒng)電源，并且向電壓負(fù)荷輸出畸 變電流，以此確保系統(tǒng)僅僅向負(fù)荷提供正弦的基波電流即可。有源濾波器設(shè)備優(yōu)勢(shì)突出，具有快速的響應(yīng)能力、電壓波動(dòng)大、閃變補(bǔ)償率高和補(bǔ)償容量小的特征。其在運(yùn)行方面穩(wěn)定可靠，具有非常強(qiáng)的控制能力，對(duì)控制電壓波動(dòng)和穩(wěn)定電壓具有積極的作用。

2.5完善風(fēng)電信息分析工作，強(qiáng)化并網(wǎng)管理

為了提高風(fēng)力并網(wǎng)工作的完成效率，相關(guān)的技術(shù)人員應(yīng)該在風(fēng)力發(fā)電的過程中，建立信息完善平臺(tái)，對(duì)風(fēng)力發(fā)電的數(shù)據(jù)以及信息進(jìn)行收集、整理。信息的收集以及整理是一項(xiàng)十分漫長(zhǎng)的過程，包括多個(gè)行業(yè)、多個(gè)領(lǐng)域，其中風(fēng)電規(guī)劃前期、后期以及運(yùn)行中期的數(shù)據(jù)都應(yīng)該進(jìn)行記錄，數(shù)據(jù)的完整性對(duì)并網(wǎng)的后期管理具有十分重要的作用。并網(wǎng)管理是多方面的，為了提高并網(wǎng)管理的質(zhì)量，相關(guān)的單位應(yīng)該建立專門的管理隊(duì)伍，對(duì)并網(wǎng)進(jìn)行大規(guī)模的監(jiān)管、檢測(cè)，進(jìn)一步完善風(fēng)力發(fā)電的管理體系，除此之外，對(duì)于大型的風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目，要做好年度的規(guī)劃，對(duì)風(fēng)力發(fā)電的情況進(jìn)行嚴(yán)格的記錄，根據(jù)有關(guān)的資料顯示，風(fēng)力發(fā)電管理體系的制定以及完善可以從根本上提高用電的質(zhì)量情況，提高相關(guān)產(chǎn)業(yè)的工作效率。

2.6電壓波動(dòng)與閃變控制

1）增設(shè)有源電力濾波設(shè)備。風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，為避免過程中出現(xiàn)電壓閃變問題，需要在負(fù)荷電流產(chǎn)生較大波動(dòng)前，對(duì)因負(fù)荷變化產(chǎn)生的無功電流進(jìn)行補(bǔ)償，做到補(bǔ)償負(fù)荷電流的目的。在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，可關(guān)斷電子設(shè)備作為其中的零件之一，將其應(yīng)用到有源電力濾波設(shè)備中，能夠通過電子控制設(shè)備來將此過程中的系統(tǒng)電源更換掉，實(shí)現(xiàn)畸變電流向電壓負(fù)荷的輸送，確定只向負(fù)荷電流提供系統(tǒng)正弦基波電流。2）增設(shè)優(yōu)良補(bǔ)償設(shè)裝置。為有效抑制電壓波動(dòng)的產(chǎn)生，可選擇向系統(tǒng)增設(shè)動(dòng)態(tài)恢復(fù)設(shè)備以及增設(shè)優(yōu)良補(bǔ)償裝置的方式應(yīng)對(duì)。通過補(bǔ)償裝置自身具有的可存儲(chǔ)能量單元，來確保無功功率被提供出去的同時(shí)可以再次進(jìn)行補(bǔ)償，避免電壓變動(dòng)造成的不良影響，達(dá)到控制電網(wǎng)電能質(zhì)量的目的。

結(jié)語

盡管電力技術(shù)已經(jīng)能夠使電力質(zhì)量大幅提升，推動(dòng)我國(guó)風(fēng)電的技術(shù)進(jìn)步，我國(guó)風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)依舊不夠完善，風(fēng)力發(fā)電缺乏普適性，無法完全應(yīng)用在全部風(fēng)電企業(yè)中，我國(guó)的風(fēng)力資源十分豐富，風(fēng)力發(fā)電是研究方向首選的發(fā)電研究技術(shù)，需要各個(gè)發(fā)電企業(yè)共同推進(jìn)風(fēng)電技術(shù)能力，促進(jìn)我國(guó)的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展。

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