探究风力发电并网技术及电能质量控制策略

摘要：我国电能有火力、水力等多种来源，而风力则是其中一种主要来源，随着技术的发展，我国风力发电厂的容量也因此增加，一定程度的影响了整体的电网系统。风力发电厂的分布主要集中在人口稀少的区域，通常原理供电网络的中心区域，因此不会承受较大的冲击力。所以导致了配电网容易出现问题，如闪变、谐波污染等。因为风力发电具有随机性的特点，会影响到发电过程，所以风力发电并网技术变得越来越重要，如何控制好电能质量是一个值得探讨的问题。 关键词：风力发电；并网技术；电能质量；控制策略

随着电力改革的不断深入，我国新能源产业的进步有目共睹，其中风电和光伏发电产业对新能源产业的贡献尤为突出。自2003年起，我国的风电行业开始步入较快发展阶段，与全球风电总装机量的发展趋势保持一致。截至2016年12月，我国风电并网装机达到1.69亿千瓦，占全世界分风电发展总量的近三分之一。然而，与国外相比仍存在一定不足，体现在对发电随机性和波动性的控制还比较弱，谐波污染、电压波动等问题仍然较多等等。由于风力发电并入配电网后极易形成风电穿透功率，使风电网络运行调度的难度相应提升，对电力系统的可靠稳定安全运行会造成一定影响。作为风电企业，如何能够摆脱困境，合理控制电能质量是值得深入研究的内容。 一、风力发电并网技术

所谓“风力发电并网技术”，就是指发电机输出电压的频率、幅值、相位均与电网系统的电压保持一致。然而，由于风力发电机机组容量的日益增大，发电电力的并网对电网的冲击也越来越大。基于此，选择科学、合理的并网技术对于风力发电来说是相当关键的。

1.1同步风力发电机组并网技术

同步风力发电机组实际上，就是同步发电机与风力发电机的有机融合。同步发电机运行期间，不但可以输出有功功率，还能够提供无功功率，与此同时，还能够保证周波稳定，整体电能质量明显提升，因此我国很多电力系统中都选择应用同步发电机。如何能够将同步发电机与风力发电机有机融合，一直是电力专家学者重研究的对象。绝大多数情况下，因为风速波动比较明显，会使得转子转矩出现大幅度波动，这就会使得并网调速无法满足同步发电机的精度要求。如果并网之后，工作人员未能充分的考虑到上述问题，尤其是重载运行时，整个系统会非常有可能出现无功振荡或者是失步现象。也正是因为如此，同步发电机一直都未得到大规模的应用。随着变频装置的研发与应用，上述问题已经得到了很好的解决。所以越来越多的专家学者同步风力发电机组并网技术又开始重视。 1.2步并网技术

与同步风力发电机组相比，异步风力发电机组在运行过程中是靠转差率来调整负荷的，因此，调速精度比较低。在这样的情况下，我们并不需要进行同步设备与整步操作，只要转速接近于同步转速时即可实现并网。异步发电机组的最大优势在于控制装置相对比较简单，并网完成之后不会出现异步或无功振荡的情况，具有较强的稳定性和可靠性。但是，任何事物都无法做到十全十美，异步风力发电机组并网技术在运行过程中依然存在不足，比如直接并网有可能会产生大冲击电流，进而导致电压急剧下降，严重影响整个电力系统的运行安全。与此同时，电力系统本身是不存在无功功率的，所以，始终有必要进行无功补偿。然而，过高的系统电压必然导致磁路饱和，促使无功激磁电流不断增加，定子电流过载。

这样的情况无疑将导致功率因数下降。基于此，异步风力发电机组必须在严格监督的情况下运行，而且要采取科学的方法来保证其安全。 二、风力发电并网技术对电能质量的影响

由于近些年来风力发电机组并网的应用规模不断扩大，其对电能质量的影响也随之增加，其中，部分影响并不利于电网电能质量的提高。较为常见的问题便是电压波动以及闪变。电压风力资源本身具备不稳定性，加之风力发电机组自身运行特点，导致风力发电机组自身输出功率难以稳定，进而对电网电能质量造成不利影响。如今，风力发电机组往往使用软并网方式实现并网，但在设备启动过程中依旧会形成冲击电流，且电流值较大。若切出风速低于风速，则处于出力工作状态下的风机会自动停止运行。不仅如此，风速难以控制与风机所形成的塔影效应也会对风机处理造成影响，使得风机出力出现波动现象，且波动值处于可以形成电压闪变的范围当中。故而，即使风机正常运行，也会令电网出现闪变现象。 三、电能质量控制策略 3.1电压波动与闪变控制

在风力发电电能质量控制中，要注意电压闪变，这是影响其质量的重要因素之一。发生电压闪变时通过观察可知负荷电流出现波动，技术人员基于电流的急剧波动进行无功电流补偿处理，通过运用有源电力滤波器实现电流急剧波动的有效处理。有源电力滤波器其应用优势在于响应能力较快，在适应与运行过程中稳定性较强，能够实现有效控制处理，达到积极的电压滤波处理作用。当有功功率一旦出现急速波动的现象就会造成电压出现闪变，这就说明要对补偿装置进行无功功率的补偿，同时对有功功率也进行一定程度的补偿。应用动态电压恢复器的应用，通过其储能单元作用，可以在非常短的时间内就可以向系统传输电压，以此解决电压波动问题。目前，动态电压恢复器已经得到了广泛的应用，是现如今风力发电电能质量控制的最主要手段。但是无论哪一种工况下，都需要展开无功综合控制试验以及快速相应试验，以此确定无功补偿控制策略是否满足条件，同时检测SVG装置是否处于安全稳定的状态。 3.2动态电压恢复器

中低压配电网中，有功功率进行快速波动也会造成电压闪变的情况，这时就对补偿装置提出更高的要求，除了进行无功功率补偿之外，还要能够提供瞬时有功功率补偿。所以带储能单元的补偿装置取代了传统的无功补偿装置，有效地改善电能质量。动态电压恢复器自身就带有储能单元，能够在ms级内以正常电压和故障电压的差值，向系统注入电压，可以有效解决系统电压波动对客户的影响。所以，动态电压恢复器是实现电压波动、谐波等动态电压质量问题的最佳方法。 3.3谐波的抑制

使用静止无功补偿器可以抑制谐波。该设备主要是由电抗器、谐波过滤装置等共同构成。静止无功补偿器最显著的特征就是具有非常强的反应能力，可以实时监测无功功率，而且还能够对电压变化进行实时的调整，以此将谐波完全的滤除，以此保证风电发电电能质量。

3.4统一电能质量控制器以及其他补偿装置

对电能质量控制器进行统一，使其结合串、并联补偿装置进行有效结合，一定程度上具备对电压、电流质量问题进行统一补偿的功能，这是属于综合类补偿装置。该补偿装置含有储能单元的串、并联组合，用户电力综合补偿问题，一方面可以应用于配电系统的谐波补偿；另一方面解决了许多电能质量问题，比如说瞬时供电中断和电压波动等动态电压质量问题，依次促进供电可靠性的提高。

结语

总而言之，科技的发展推动了新能源事业的进步，风力发电技术将得到全面发展，随着风力发电机组并网容量的提升，其对电网电能质量产生的影响也会更加明显，为提高风力发电并网的安全性、稳定性，相关单位要进一步加强对风力发电技术的研究，有效处理谐波、电压闪变以及波动等问题，进而确保电网电能质量，促进整个电力系统的稳定运行。 参考文献

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