风力发电并网技术与电能质量管控方式研究

风力发电并网技术与电能质量管控方式研究

王道欣

（华润电力投资有限公司深圳分公司深圳518000）

摘要：本文主要介绍了现代化风力发电并网技术，相比以前传统的发电技术而言，技术更加革新了，针对与变速以及恒速风力发电机的机构进行了分析。除此之外，还分析了各种不同的风力发电并网控制技术以及伴随的电能质量管控方式，还指出了未来的风力发电的方向及其电能质量管控方式的方向。

关键词：风力发电并网技术电能质量管控方式

引言：

现在随着经济的进步与发展，人们不断开采资源导致了现在资源的紧缺，这就要求现在科技应当转向研究更多健康和环保的新能源，风能就是一种既环保又节能的可持续的能源。因为目前风力发电厂的规模越来越大，所以对于其电力要求也就越来越高。大多数风电场都是建设在偏远的地区，供电就受到地区的限制，所以电压不是特别稳定，所以这样的电力状况下风电就有可能造成配电网的污染、电压的闪变和电压波动的问题，由于风电具有随机性的特点，而这个特点会阻碍发电的正常运转，所以这就要求我们要不断探究和分析发电并网技术的试验，此外还要讨论和分析发电并网技术影响电能质量的因素，还要分析电能质量的管控方式。

一、风力发电技术

（一）概念：就是指必须要求发电机所输出的电压在频率、幅度值以及相位上要符合电网系统的电压要一模一样。随着现在风力发电机需求量越来越大，风电对于电网的冲击力度也越来越大，严重的情况会引起发电机内部出现故障和损坏，时间越长还会造成整个系统崩溃或者影响到其他机组的正常运转，所以要选择适合的并网技术。如下图所示：

（二）同步风力发电机组并网技术

这种并网技术能够在工作的时候输出有效的功率和提供无功功率，能够使周波达到稳定状态，输出的电能质量比较好，所以广泛应用于电力系统。但是要将同步发电技术并技术和风力发电并网技术有效结合起来这是一项值得深究的问题。通常情况下，因为风速有不稳定性也就会影响转子上的转矩也不会稳定。也就会影响同步发电机所需要的精度，如果不加以控制就可能造成失步和无功振荡的问题，现在技术越来越先进相信会有一个适合解决这一问题的技术，这就要求人们要进一步的研究。

（三）异步风力发电机组并网技术

就是指在异步风力发电机在运行过程中不需要过高的精度和同步操作，而是依靠转差率来调整负荷的，并没有过多过于复杂的要求，只有一个要求就是转速能够达到一致就可以完成并网，所以这种技术不仅装置简单，而且运行状态也是非常稳定的。但是这种技术也是有点问题比如在并网过程中会引起电压下降，威胁系统的运行安全；增加的无功激电流引起异步发电机变为电动状态，不利于运行。要严格采取有效措施应对这些问题，使发电机能够正常运转。

二、恒速恒频风电系统

此系统主要采用的是比较普通的异步发电机，因为在超同步状态能够输出负值状态的转差率，并且变化的幅度又比较小，所以也叫作恒速恒频风力发电机组。其主要原理如下图所示：

目前国内使用比较多的发电机组也就是这种，但是这种发电机组也有一些问题存在，比如当风速过快的时候，利用风的力量把风能传输给齿轮箱、主轴和发电机等等相关部件，这就产生了很大一部分的机械应力，这些部件超负荷运转就会有些损坏，在这种情况下无法进行控制和稳定电压，并且恢复起来也是比较困难的。除此之外还会造成电压闪边和无功波动，这时就需要利用静止的无功补偿器进行补偿。

三、变速恒频风电系统

这种发电系统有很多优点。比如：风力机可以随着风速的变化不同的旋转，这样可以减少机械装置的机械应力；在跟踪最佳转速的时候可以在风速范围内得到输出的最佳功率；风力机能够缓冲风速，使其波动的程度变小；更好地控制电压和无功、有功的输出。所以变速的恒频能够稳定电网。目前国内采用的双馈异步发电机的原理如下图：

其中n为发电机转速，fz为调整转子电流的频率，如果n在变化时要想达到恒定就要满足fs等于pfm加上fr。要满足电网频率和定子电流频率一样。

四、电能质量控制的方法

（一）抑制谐波。可以利用SVC的反应速度快、实时跟踪无功功率、调节电压变化达到清楚谐波的作用，也就能提高电能质量。

（二）抑制电压幅度和闪变。采用有源电力滤波器，能够抑制电压波动幅度和闪变，就是在发生波动的时候对其进行补偿，能够输出一些畸变电流给电压负荷，控制能力比较强。动态电压恢复器对于恢复因为快速波动使其造成电压闪变的问题也有所改善，是一个有效的方法。如果在短时间控制闪变最大范围控制在0.06~37Hz,其中敏感程度不得超过616Hz。

（三）建设统一的控制器和补偿装置。在出现电流质量问题时能够统一今夕管理和补偿，要有效的结合串联或者并联的补偿装置，以此方法来控制电能质量。

结束语

综上所述，虽然说风力发电的技术得到了快速发展，但是仍然需要有改进的地方和空间，要充分考虑怎样才能使风力发电的运行效率提高，并且减少对电能质量的危害，才是目前需要改进的任务。

参考文献

[1]张国新.风力发电并网技术及电能质量控制策略[J].电力自动化设备,2009,29(6):130-133.

[2]侯新彪.探讨风力发电并网技术及电能质量控制策略[J].城市建设理论研究（电子版）,2013,(13).