风电机组运行稳定性分析

风电机组运行稳定性分析

陈宽

山东龙源新能源有限公司；山东济南；250000；

摘要:风电场风电机组的运行稳定受多重因素影响，回路保护是否有效、维修调试是否专业、风电机组安全等级是否合规等，都会影响其运行稳定性。风电机组安全性是影响其稳定性的最核心指标，本文对风电机组安全运行稳定性提升的策略，进行了分析。

关键词：风电机组；运行稳定性；影响因素；

0引言

稳定性是确保系统安全的关键，风电机组的稳定运行需要满足动态特性要求，且拥有一定的抗干扰能力。稳定性提升，能确保风电机组运行过程中动态效应效率提高，减少由此引发的设备故障，例如参数设置科学与否、荷载水平合规与否，都会对机组构件疲劳度产生影响，并影响系统稳定性。

1风电机组的概念

根据组网类型差异，可将风电机组分为变速恒频风力发电机组和恒速恒频风力发电机组两种。恒速恒频风力发电机组起步早且技术成熟，风电技术发展初期该系统被大量投产使用，其对风力要求较高，需保持转速与风速水平相协调，该系统风能利用效率相对不足。随着现代技术的发展，大容量电子电路技术不断革新，变速恒频风电机组的出现使风能使用效率显著提升，并逐步取代了恒速恒频风电机组成为风电系统的核心。

变速恒频发电机组的核心在于变频装置，通过对风速水平的识别进行转速调整，从而增加了对风能的利用率。现阶段，大型风电场应用的变速恒频机组包括多极永磁直驱式风力发电机组和多级齿轮箱双馈感应风力发电机组，前者未配备齿轮箱减少了二次传导导致的设备故障，使传动效率显著提升，但对变频器的质量要求较高。整体而言，相比于恒速恒频机组，变速恒频机组的灵活性更高，风能利用率更好，系统稳定性更佳且操作更便捷。

2影响风电机组运行稳定性的因素

2.1绝缘性能

风电设备绝缘性会影响风电机组运行稳定性，系统线路间绝缘性能差，风电机组长期运行的过程中线路易被击穿，热击穿、化学击穿作用对设备安全产生损害，同时威胁风电机组的正常运行。绝缘性能不佳，绝缘性能不好，电压比超过临界值，发电机组会直接损坏，增加经济负担，影响系统运行，并增加火灾风险。

2.2联接螺栓力矩

螺栓是风力发电机组的关键固定设备，螺栓质量会直接影响系统稳定性，螺栓的选择必须高标准、严要求，确保螺栓安全性能达标，防止出现螺栓变形、断裂等病害，增加风电机组运行风险。风电机组安装完毕后，应对螺栓力矩进行分析，确保数据符合国家标准和设计规范。风电机组运行一段时间后，需进行定期检修，使用液压扳手检测螺栓数据误差，确保误差值小于3%。螺母角度与初始紧固角度超过20度，需要对螺栓进行全面质量检测，如果螺母夹角变化超过50度，则需更换新的螺母，避免螺母紧固性能不足影响风电机组的正常运行。

2.3环控装置

环控装置包括双馈型机组系统、发电机散热系统、齿轮油冷却系统、变流器散热系统等，是风电机组运行过程中调节的关键装置，起到提高设备运行稳定性和安全性的作用。常规风电机组中应用的环控装置温控范围为25-45℃，但如果风电机组长期处于恶劣环境下工作，则需对控制装备参数加以调整，为风电机组的安全、稳定运行提供良好的环境。

3风电机组运行的稳定性分析

3.1静态性稳定性分析

风电机组运行过程中，无功功率输出增加可提高输送能力，故需结合实际情况对风电机的转速加一条在，实现恒功率因数与恒电压控制的协调，确保系统传输功率不超过50W的极限值。风电机组搭载了调压变压器，为提高负荷点电压水平可通过分接头调节的方式，但可能引发系统无功功率降低。为确保风电机组的无功功率水平，同时确保风电机组的运行稳定，通常情况下会选择恒电压比恒功因率控制的策略解决相关问题。

3.2动态性稳定性分析

风电机组的常规控制方案包括恒电压控制和恒功率因数控制两种，电压恒定的情况下，风电机组电导和电纳随功率变化，功率恒定情况下，电导和电纳随电压变化。电力电子元件对电流的敏感性较高，变速恒频风电机组电网故障清理下，变频控制器及时发现设备故障并将变速风机与电网分离以保护变频器，这种情况下可能导致系统电压显著下降，从而影响风电系统的政策运行。由此可见，需对并网点电压精准可控制调节风电机组电压水平，机组运行达到20%预压电压水平时实现并网，确保其拥有良好低电击穿能力，提高风电机组的系统运行稳定性。分析风电机组动态性电压稳定性可知，通过提高极限切除时间可以有效提高系统动态稳定性。通过恒功率控制和横电压控制的策略可以使系统故障后电压快速复原，也是提高风电机组运行稳定性的有效措施。

3.3其他相关稳定性问题分析

大规模风电并网会对电网系统稳定性产生影响，在原电网系统中注入风电功率会对原系统潮流分布产生影响。由此可见，风电机组代替同步机组后会导致系统惯量有所改变，导致传统同步机组的稳定性受影响。基于系统稳定性的分析，采用DigSilent/Powerfactory建立风电场的动态模型分析影响电网稳定性的因素，结果显示双馈风电机组和直驱式交流永磁与恒速异步风电机组相比，更有利于电网稳定性。与此同时，在风电并网过程中，采用储能技术和抗干扰技术的合理用用对提高电网系统参数稳定性有积极作用。通过双馈风电机组的聚合风电场模型的建立探究不同风速条件下，小信号稳定性的动态变化，动态追踪主振荡模式变化前提下的风电并网结构状况，探究有效的系统运行稳定性提升的策略。基于系统运行稳定性的分析，对传统储能装置、超级电容、超导储能的应用与风电机足低电压穿越绩效和功率稳定性之间的关系，研究结果显示通过配备合理的储能系统能够提高风电场输出稳定性，从而改善并网后的电网系统运行安全性指标。

结论

风电机组运行过程，其风电机组的稳定性，对风电系统的安全影响巨大，需针对影响风电机组运行稳定的因素，进行严格控制，以确保风电机组的运行稳定，而提高电网运行质量。为提高风电机组的运行稳定性、安全性，需加强风电机组的质量管理，通过对影响风电机组运行稳定性因素分析和提高系统稳定性的策略研究，而为机组运行水平提供保障。风电机组制造行业，应当制定行业统一的执行标准、体系规范，以改善风电机组质量。与此同时，国家在风电机组的运行管理、规划设计、并网检测等方面也应出台标准规范，对电网运行稳定性、质量指标进行严格控制，以促进风电行业的稳定发展。

参考文献

[1]王玉毛.风电机组运行管理与维护研究[J].石河子科技,2022(05):28-29；

[2]吕鑫.提高风电机组安全运行管理水平的有效途径[J].电力设备管理,2021(03):106-107+134；

[3]吴江波,周强,朱明皓.UPS蓄电池选型对风电机组运行稳定的影响探讨[C]//.2021年江西省电机工程学会年会论文集,2022:394-396；

[4]张玉表.风电场风电机组中风力发电机的运行维护[J].科技风,2020(22):145；

[5]程会锋,张庆运.基于运行数据的多维度风电机组运行状态辨识[C]//.第六届中国风电后市场交流合作大会论文集,2019:42-47；

[6]李林晏,韩爽,张雅洁,陈阳,李莉,潘志强.基于迁移成分分析的多风电机组运行状态识别方法[J].分布式能源,2022,7(01):12-19；

[7]唐宏.风电场与风电机组运行数据的精细化探讨[J].现代经济信息,2019(21):328-329；

[8]张新,叶升鹏,白梁儒,姜超.低风速地区双馈风电机组双模运行技术探究[C]//.第八届中国风电后市场交流合作大会论文集,2021:155-159。