风力发电并网技术及电能质量控制研究

风力发电并网技术及电能质量控制研究

郭卫明 李伟亮

山西省工业设备安装集团有限公司 山西 太原 030032

摘要：中国作为能源大国，拥有非常丰富的风能、太阳能等绿色可再生能源，并在各个领域得到广泛应用，有效推动着中国经济的发展。基于这一背景，相关部门需高度重视风力发电技术的开发与利用，明确影响风力发电稳定性的各项因素，然后采取有效措施，对风电并网技术进行充分利用，并强化电能控制工作，不断增强风力发电的稳定性，有效提升风电能源的质量，以此来进一步优化调整中国的能源结构。

关键词：风力发电；并网技术；电能质量控制；控制策略

1风力发电并网技术

我国现阶段风力发电并网技术主要分为2种类型，一种为同步风电机组并网技术，另一种为异步风电机组并网技术，无论是哪种风力发电并网技术，均可以完成电能的供应及有效输出。

1.1同步发电机组并网技术

同步发电机组并网技术的实际工作状态能够在形成无功功率的同时实现有功功率的输出，其周波较为稳定，所产生的电能质量较高，确保终端用电设备的正常运转，被广泛地运用在电力系统中。但其具有一些弊端，即无法有效控制风速，使得运行转子转矩无法保持稳定运行，并对电力系统产生较大的冲击，降低设备的使用寿命。同步发电机组并网技术在电力系统实际应用期间，其常常出现运行所需精度与转子转矩之间不符的问题，降低了电能质量，难以保障最终形成的电压与电网电压保持一致。另外，若电力系统工作人员在进行并网过程中无法高效控制该技术，极易出现失步或者无功振荡等问题，影响电能质量。为了扩大同步发电机组并网技术的运用范围，应借助在电机与电网间安置变频装置技术实现，加快同步发电机组并网技术的应用速度。

1.2异步发电机组并网技术

这一技术主要是由异步风力发电机、风力发电机所构成，通过有机融合这两部分，就无需要求异步风力发电机具有较高的精确度，仅要求发电机的转动速度和同步转速之间的差别较小即可。同时，异步风力发电机中涉及到的控制装置并不复杂，在完成并网后，能够显著提升该发动机的运行质量。而异步风力发电机组并网在具体实践中，往往会出现一些问题，例如，产生过大的冲击电流，减小电力系统中的电压值，引发运行安全隐患；电力系统会产生无功补偿与磁路饱和，这就在一定程度上增加无功激磁电流，减小低电力系统功率值。针对上述问题，相关部门必须切实做好电力系统的监督工作，加大对各种问题的预防力度，以此来确保异步风力发电机组并网运行的有效性。同时，在异步风力发电机运行过程中，并不要求其调速具备较高的精准度，因此无需安装同步设施和进行整步操作，仅需确保同步转速和转速统一即可，但注意不可存在过大的差距。当异步风力发电机与风力发电机相结合以后，其控制装置相对比较简单，且异步风力发电机组并网后，也不会产生无功振荡或是失步问题，这就有效保障了电力系统运行的可靠性与安全性。然而也会存在一些问题，即两个发电机直接完成并网，往往会出现冲击电流，减少电压值，在极大程度上影响到电力系统的稳定运行，因此相关部门必须强化电力系统的监督工作，做好相应的预防工作。

2风电并网对电网质量的影响

2.1谐波影响

在风力发电并网时，往往会出现很多谐波，这就在很大程度上影响了整个电网的运行情况，具体体现为：①并网过程存在的逆变器会产生谐波；②待将风力电源接通以后，在运行过程中往往会出现谐波。当电网系统中进入了谐波后，这就大大降低整个电网结构的电能质量。同时，当下风力发电并网主要采用软并网技术，但该技术的使用会使整个并网过程中出现过大的冲击电流，一旦切出风速小于外界风速，将会造成风机脱离额定处理状态，并严重影响到电网电能质量。

2.2电压波和闪变影响

随着风电容量持续增加，在并网过程中极易影响到电网电压，形成电压波动和闪变。若风力发电并网过程中，连接处与配电变压器之间的间隔距离太小，风电接入电网后形成的电压闪变并不会产生较大的影响，但会大大影响到电网电流，从而损坏到发电的用电设备。同时，当接入风力发电后，会在很大程度上增大电网电压，特别是当下风力发电应用普遍选择异步电机，在发电机运行过程中，建立旋转磁场往往会耗费大量的无功功率，这就影响到电网电压，导致电网线路上的压降增大。

3风力发电的电能质量控制策略

3.1增强电能消纳水平

现阶段，我国并未实现全国电网智能联网的目标，若是部分地区发电量超高，则会出现窝电现象，影响风力发电并网发展。究其原因，部分地区传统火力发电的电能能够满足该地区人们的用电需求，风力发电厂成为可有可无的基础设施。风力发电厂若长时间未能得到有效运用，使得风力发电设备闲置，会造成社会资源浪费。为了提高风力发电设备的利用率，降低社会资源浪费率，鼓励地区建设过程中提升电能利用水平，并依据地区实际情况实现电能价格的调整，确保当地人们能够充分利用风力发电的电能，减轻传统火力发电厂的电能输送，对保护周围环境有积极影响。另外，依据不同地区的用电高峰调节用电电能输送情况，科学合理制定调峰机制推进风力发电并网工作的开展。风力发电反调峰作用说明其输出功率不稳定，为了保障其反调峰作用的正常发挥，应建立智能化系统实现对用电峰值进行动态监测，确保风力发电与电网运行互补，提高风电并网的供电质量。

3.2打造全新的配电系统

在未来，风力和太阳能的开发必然会成为资源建设的重中之重，从配电系统完善的角度来看，也必须要根据风力发电和光伏发电在并网运行后展现出来的特点，做出进一步的探究和分析，除了要夯实理论基础之外，还要展开一系列的实地考察，探究风力发电和光伏发电的电源位置以及建设方向，针对两者的容量、并网方式做出探究，并给出科学合理的客观评价，这样也可以帮助解决电压波动问题。同时，也要针对并网电力系统作出合理的规划和设计，让风力发电和光伏发电能够有效结合到一起。

3.3推动系统的延伸和完善

光伏发电系统和风力发电系统在并入到市政电网之后，原有的电力系统运行也会就此被调整，展现出来的特征会大不相同，所以，实际运行产生故障的可能性被大大提升，而这些故障大多都是电气量方面的问题，归根于风力发电系统和光伏发电系统过大的电容量。然而，由于风力发电和光伏发电本身就具有一定的不可控性，所以故障的产生也变得更加复杂，给电网运行检测带来了极大的困难和挑战。在这种情况下，电力企业就应当针对并网系统保护方式，做出更加深入的研究，引进新的科学技术。就风力发电系统来讲，要尽可能集中核心资金与力量，让产业投资能够贴近资源丰富地带。并且，还要考虑到风力发电与电负荷中心之间的距离，针对电力系统做出进一步的优化设计，提高输电线路的稳定性和通畅性，减少风力发电机组并网中的同步振荡这一问题，延长电气设备的使用寿命和周期，打破通道断面这一限制。

3.4检测并网孤岛效应

如果并网逆变器负载的影响并没有消除，那么并网时也可能出现断电发生的反向输出电压频率，此时，逆变器输出的频率误差会大大增加，长此以往，孤岛效应就会逐步扩散。对此，企业要关注逆变器输出频率，选择高精度的仪器设备检验频率偏移的问题，并及时公布检测结果，让值班人员进行阅览，做出针对性的处理。在电网正常运行的时候，也要及时使用逆变器，判断公共电网输出和并网系统相一致。如果出现了较大的相位差，就应当对两者的差进行检测，分析电压电流的变化规律和情况，探究孤岛效应是否存在，更加清晰的展示出电网运行的状况。

结语

综上所述，在电力事业快速发展中，重视风力发电并网技术的应用，可实现对风力资源的有效开发与运用，践行环境保护理念的同时提升电能质量。另外，明确不同风力发电并网技术的优劣势，并通过电压波动以及闪变抑制、增强电能消纳水平、实现电网智能化发展、机组设计改进等策略实现电能质量的控制，推进风力电网并网发展。

参考文献

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