淺談風力發(fā)電引起的電壓波動和閃變

許朝亮

摘 要： 風能源是大自然界的風力，是一種可循環(huán)利用的再生資源，隨著全球能源危機出現(xiàn)，人們開始意識到能源開發(fā)的適度性，人們開始把目光轉(zhuǎn)向了大自然中的可再生資源，所以風能就成了可代替其他不可再生資源的一種發(fā)電資源，風能發(fā)電得到了國家的認可。隨著國家大力扶持風能發(fā)電，風力發(fā)電在我國得到普及，但是風能畢竟是一種自然資源，具有不穩(wěn)定性，風能發(fā)電存在著諸多問題，最顯著的就是風力發(fā)電易引起電壓波動和閃變。本文針對風能發(fā)電出現(xiàn)的這兩個問題進行了深入剖析和探討，旨在對目前存在的問題進行相關(guān)的原因分析，并提出相對的解決辦法，以期改善未來風力發(fā)電過程中的問題。

關(guān)鍵詞： 風力發(fā)電;電壓波動;閃變

【中圖分類號】TM614 ? ? 【文獻標識碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.33.138

隨著社會科技的發(fā)展，人們生活水平不斷提高，資源的過度開采導致全球資源正在迅速枯竭，人們開始關(guān)注和發(fā)掘新能源，以維護現(xiàn)有的生態(tài)資源。我國是世界利用風能較早的國家，我國高度重視風力發(fā)電的研究，探討解決風力發(fā)電的電壓波動和閃變等現(xiàn)象對電網(wǎng)安全、電能質(zhì)量造成的危害，不斷的分析發(fā)生這一問題的現(xiàn)狀及原因，提出合理的解決辦法和措施，從而更好的抑制和解決風力發(fā)電時所帶來的的危害[1]。

1 產(chǎn)生電壓波動和閃變的影響因素

利用風能發(fā)電的過程是遵循能量轉(zhuǎn)化的過程，而電壓的波動是電能變化的具體表現(xiàn)過程，其中弧線的電能變化主要是因為風能的不穩(wěn)定因素和波動引起的，相互之間發(fā)生同向變化;另發(fā)電機組的實際運行情況和電網(wǎng)的實際運行情況會在不同程度上對電壓造成不同程度的影響。而風能在發(fā)生波動的情況下會用風的平均速度和湍流的輕度來表示的。由此可見，當風力在一定程度增強的情況下，發(fā)電機組對電壓的輸出呈現(xiàn)上漲的模式，風速達到一定速度時，應(yīng)該將傳統(tǒng)的發(fā)電機組對電壓的不穩(wěn)定性進行一定程度的削弱作用，所以電壓的波動才會呈現(xiàn)出來持續(xù)不斷的增加。所以隨著科學技術(shù)的高速發(fā)展，人們在技術(shù)層面需要不斷的通過風速的控制來對電壓的輸出進行一定程度的疊加消減，從而使輸出的電壓波動逐漸的減少，最后趨于平坦。

2 解決風能產(chǎn)生電壓波動和閃變的有效措施

2.1 靜止無功補償器（SVC）

由于沖擊性與波動性負荷引起的電壓波動與閃變，其實質(zhì)是無功功率的不平衡。針對此種情況，可以采用具有快速無功功率補償功能的靜止無功補償器（SVC），此種 SVC 可以相對有效的對電壓波動與閃變進行抑制。SVC 基于電力電子及其控制技術(shù)，將電容器與電抗器結(jié)合到一起來使用，從而實現(xiàn)無功補償?shù)碾p向調(diào)節(jié)與動態(tài)調(diào)節(jié)。如果系統(tǒng)電壓相對較高時，可控電抗器就會吸收無功功率;如果系統(tǒng)電壓相對較低時，電容器就會發(fā)出無功功率，從而實現(xiàn)對電壓波動與閃變的抑制作用。

2.2 動態(tài)電壓恢復(fù)器（DVR）

DVR 即是動態(tài)電壓恢復(fù)器的統(tǒng)稱，其帶有儲能裝置（系統(tǒng)）的串聯(lián)補償裝置除無功功率外，還具有補償有功功率的能力。在中低壓配電網(wǎng)當中，有功功率出現(xiàn)的快速波動也將引起電壓閃變等情況的產(chǎn)生，所以，抑制電壓波動與閃變的補償裝置在補償無功功率使得供電線路無功功率變化較小的同時，還要相應(yīng)提供瞬時有功功率補償，而帶有儲能單元的動態(tài)電壓恢復(fù)器就能滿足其的相應(yīng)要求，從而更好地實現(xiàn)抑制電壓波動與閃變的作用。這主要是由于 DVR 裝置的核心“同步電壓源逆變器”，利用該設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)對電壓波動的逆變，從而將逆變后的電壓與原來的電壓進行串聯(lián)，已達到平復(fù)波形、補償電壓波動的效果。而且 DVR 的儲能單元能夠進行足夠的電壓補償，能夠從根本上來消除電壓波動的影響，使發(fā)電機組的輸出電壓波形趨于穩(wěn)定[2]。

2.3 有源電力濾波器（APF）

要想抑制電壓閃變就需要在負荷電流急劇波動的情況下，根據(jù)負荷的具體變化來實時的補償無功電流。有源電力濾波器（APF）是一款抑制電壓波動的裝置，APF是具有動態(tài)抑制諧波與補償無功的新型電力電子裝置，APF 通過對電壓諧波的抑制來實現(xiàn)電壓的平穩(wěn)輸出，是對無功電流的一種補償方式。有源電力濾波器的工作原理與傳統(tǒng)的靜止無功補償器的工作原理完全不同，而且相較于靜止無功補償器而言，有源電力波濾器在靈敏性方面要遠高于靜止無功補償器，同時對電壓的補償效果也高于靜止無功補償器。除此之外，有源電力波濾器的系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定，故障出現(xiàn)的幾率相對較低，而且有源電力波濾器能夠有效的過濾高次諧波，這是靜止無功補償器所不具備的一種功能，并由于作用機理的原因，靜止無功補償器還會在一定程度上產(chǎn)生諧波，而后還需配備專門的濾波裝置，否則將會對電網(wǎng)造成不同程度的影響。

3 結(jié)語

所以通過上述的總結(jié)我們可以得出，當風能和傳統(tǒng)能源相互比較的時候，風能作為一種較為傳統(tǒng)的能源，隨著全球性能源危機出現(xiàn)而增加對風能的利用率，但同時再使用風能進行發(fā)電時，也要注意風能使用時會產(chǎn)生的問題。我國率先使用和利用風能發(fā)電，風能已經(jīng)得到了全世界范圍內(nèi)的關(guān)注，世界各國開始陸續(xù)修建風力發(fā)電項目，風力發(fā)電量正在逐年提高，風力發(fā)電引發(fā)電壓的波動和閃變對生產(chǎn)生活造成一定影響和危害。所以，積極采取相關(guān)措施解決風能產(chǎn)生的電壓波動和閃變，使風能成為安全可靠的可再生能源。

參考文獻

[1] 臧鵬，蘇長江，史學偉，王陽，馬步云.風力發(fā)電并網(wǎng)引起的電壓波動與閃變仿真研究[A].中國電力科學研究院.2018智能電網(wǎng)新技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用研討會論文集[C].中國電力科學研究院：《計算機工程與應(yīng)用》編輯部，2018：5.

[2] 孫濤，王偉勝，戴慧珠，楊以涵.風力發(fā)電引起的電壓波動和閃變[J].電網(wǎng)技術(shù)，2003（12）：62-66+70.