风力发电并网系统的控制和优化策略

风力发电并网系统的控制和优化策略

马建龙

鲁能新能源（集团）有限公司内蒙古分公司  内蒙古自治区 010010

摘要：电能是由一次能源转换得到的二次能源，电能既适于大量生产、集中管理、自动化控制和远距离输送，又具备使用方便、洁净、经济的特点。用电能替代其他能源，可以提高能源的利用效率，而新能源发电技术就是利用新能源发电的技术。当风力发电技术产生的电流接入电网时，可能会引发宽频震荡等一系列问题，使电网安全受到威胁。如何改进风力发电并网时的电力系统连接方式，使风力发电在电力系统中发挥积极作用，是需要探讨和解决的一个关键问题。鉴于此，文章针对风力发电并网系统的控制和优化策略进行了分析，以供参考。

关键词：风力发电并网系统；控制；优化策略

1导言

我国具有丰富的风能资源，将风动力转化为电力能够有效缓解国内的用电压力。风能作为一种可再生资源，无污染、无危害，但是风的方向和速度具有不确定性和间歇性，造成风能资源难以得到有效利用和存储，使得各国对于风能资源的利用技术上比较受限。借助于风力发电并网技术本身的优势和作用，能够有效规避传统风能资源的技术问题，最大程度上实现电力系统快速发展。

2风力发电并网对于电网的影响

第一，对于电网调度造成的影响。传统的网络配置和网架结构被设置在比较宽阔的位置，但是后期维护难度较大。部分企业后期大量运营资金的缺乏，造成传统电力系统的智能化水平较低，制约风力发电并网的发展。虽然有部分区域对传统电网进行优化升级，但是仍然不能满足现有用电需要，而且随着当前用电需求的加大，诸多问题的涌现，造成一定的供电压力，这就会在一定程度上影响经济的发展，与此同时，受风能储存条件等因素制约，加大了对电网调度的难度，影响人们的日常用电。第二，对于电力系统稳定性造成的影响。电力系统遭受干扰会形成诸多问题的出现，特别是机电振荡会在一定程度上影响整个电力系统的安全性和稳定性。一般情况下，励磁系统能够分成励磁的功率单元与励磁的调节器。该系统是整个电力系统最关键的一环，一旦出现干扰就会给系统造成不可估量的影响和破坏。第三，对于电能质量的影响。风力发电并网产生谐波影响，主要是由于逆变器和风力电源接通后造成的，会对整个供电系统的电能质量造成一定的影响。当前国内采用的软并网技术实现风力发电并网，会产生比较大的冲击电流，一旦超过切出风速，就会使得风机不能再额定状态下运行，影响电能质量。同时，随着风电容量的加大，会增加并网的压力，会在不同程度上出现电压波动与闪变，严重影响并网电流，导致馈线附近电压出现剧烈变动，会直接影响发电机组设备。并网后电网的电压变大，采用的异步电机形成的旋转磁场造成无功功率损失。

3风力发电并网系统的控制和优化策略

3.1谐波消除

在风力发电并网系统的运行过程中，谐波的存在会导致整体的电能质量水平并不高，对于电的电压以及频率造成的影响也不容忽视，还会导致风力发电系统中无功功率以及有功功率之间的平衡性不协调。因此需要结合实际情况去消除其中存在的谐波问题，要更加重视谐波对于风能发电产生的重要影响，这会使整个系统设备出现热故障问题，导致运行受到了阻碍。而消除谐波的过程中，可以采取的技术方法是使用电力变流器和其他的电力设备来让谐波以及相位抵消，也可以通过调整电容器组来改变无功功率，从而使谐波对无功功率的影响得到控制。针对风电场的谐波问题进行消除和治理的过程中，主要是可以采取有源滤波器方式以及无源滤波的方式。其中有源滤波借是一种新型的，能够用于动态抑制谐波以及补偿无功的电力电子装置，有源滤波器在工作的过程中拥有良好的动态性能，其时间不足1ms，同时能够实现三项补偿谐波电流，谐波次数甚至可以高达50次。而无源滤波则主要是由滤波电容器和电抗器组合形成一种专业的LC滤波装置，包括调谐滤波器、高通滤波器等。将这个电路并联在风电场的电网中，就能够形成一个基本的无源滤波回路，在这种回路中，通过调整电抗器的电感量以及电容器的电容量参数，就可以通过谐振频率来滤除谐波的频率，让谐波电流大部分通过滤波回路，同时又不会影响电网中的其他的设备。

3.2能源控制

能源控制不仅是风力应用中实现节能环保目标的基本要求，也是风力发电并网系统在并网状态下的核心管理内容。对此，需要结合电网系统的实际运行情况制订具体的控制策略，控制能源输出的状态。具体而言，可以通过点对点的控制方式控制分布式设备，达到良好的能源利用控制效果；也可以通过灵活调整负荷级别，使整个系统在运行过程中既能有效地发挥其能源供应的作用，又能够充分利用各种能源。另外，通过对风力发电并网系统的能源管理和控制能够实现能源之间的相互交换，即使系统遇到一些问题，也能够灵活调整关键负荷区域，通过牺牲或延迟的方式保持系统运行过程中对外部指令的有效响应，使电力负荷状态保持在相对平衡的水平上。

3.3控制器的设置

风力发电所使用的风能是可再生的绿色资源，所以随着我国不断推进可持续发展理念，使得我国风力发电已经成为国家目前最为重要的扶持项目之一；风力发电厂在建设规模上得到了进一步的拓展，电力事业也凭借风力发电厂的建设迎来了全新的发展格局，而对于风力发电进行质量控制则需要根据风能的特殊性，坚持一切从实际出发的角度，采取有效的质量保障措施，既要保障风力发电的稳定性，也要不断提高风力发电的高效率性。在对风力发电进行质量控制时，必须要使用到相应的控制器，主要针对电能质量进行控制与管理，同时也需要对电压进行适当的补偿，电流要根据实际情况制定出补偿预案。结合这些需求，在进行风力发电场施工建设时，需要设计出综合型的补偿机制以及综合类型的运行管理设备。行业内最为典型的补偿性装置便是统一电能质量方面的设备，这一类装置能够对不同的串联或并联效果进行融合配置，因此便可以实现良好的补偿目的，满足用户不同的供电需求。另一方面，具有统一电能功能的控制器往往技术更为先进，能力更为突出，所以在使用的过程中，我们可以采取谐波补偿的方式，能够进一步提高风力发电的质量。

3.4故障控制及优化

风力发电并网系统的应用规模和应用需求呈现出不断复杂化的发展趋势，在这一背景下，工作人员需要采取有针对性的措施对风力发电并网系统中可能发生的故障进行检验和维修，这也是确保并网系统在应用风力发电时能够充分稳定地发挥作用的重要前提。现阶段，主要应用DER保护系统控制、维护、保养风力发电并网系统。该控制保护系统能够对过压、欠压等异常情况实施保护，对分布式电源的功能发挥效果也能起到监督和保护的作用。除此之外，因为风力发电并网系统连接的单元数量存在差异，需要基于其差异设置单元模式，确保可以及时、有效地发现故障电流并判断其级别，从而实现更加显著的继电保护效果。即使设备本身出现硬件上的故障和危机，也能够利用风力发电并网系统的自主保护功能尽可能地减少系统故障对电网系统运行的影响。

结束语

总之，在当前的物质生活水平状态下，人们对于电能的依赖性会越来越强，将导致用电量的需求不断增加。为了更好地迎合我国可持续发展战略要求，未来风力发电规模会得到更进一步的推进，要根据目前的技术水平以及问题原因，通过采取设置控制器进行谐波控制以及抑制电压波动与闪变等措施来保障风力发电的质量，推动风力发电并网技术不断优化升级，为国家电力行业发展做出努力。

参考文献：

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