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

张志强

中广核新能源投资（深圳）有限公司内蒙古分公司   内蒙古呼和浩特市  010020

摘要：众所周知，风电新能源是可再生资源，它污染小、储量大，有非常广阔的发展空间。我国的风力资源丰富，尤其是西北、西南及沿海地区，风天多，风速大，可利用率高，适合发展风电能源。近年来，在国家绿色发展战略的支持推动下，我国关于风电能源的技术越来越成熟，风力发电装机总量以及并网规模逐年上升，为我国的工农业生产、居民生活提供了更多的电能。由于风力发电并网涉及很多方面的内容，因此，需要根据风电新能源的特点，采取相应的技术措施，改善并网性能，提高供电质量，优化我国的电力供应结构。

关键词：风力发电并网技术；电能质量控制

引言

风力发电是新能源应用的重要体现，风力发电并网技术应用，为风力发电效率提高奠定了基础。风力发电并网技术应用期间，需提高对电能质量控制的重视，及时排除不利因素，保证风力发电系统运行的稳定性与安全性。

1风力发电系统的构成

风力发电系统主要是由风力发电机组、变频器、并网控制器、逆变器等部件组成，各个部件都有特定的功能。其中，风力发电机组是核心部件，经由叶轮将风能转化为机械能，然后驱动发电机产生电能；变频器用于调节风力发电机组的转速，以保持最佳发电效率，降低系统运行能耗；逆变器负责将风力发电机组产生的直流电转换为交流电，为家用电器的正常使用供应电能；并网控制器负责将风力发电系统与电网连接，将产生的电能源源不断地输送至电网，传输给千家万户。

2风力发电并网技术分析

2.1风力发电机组

风力发电机组主要包括同步发电机、变速恒频双馈式风力发电机和直驱式风力发电机。其中，同步发电机可以直接将风能转化为电能，然后通过逆变器进行输出，并且其输出功率可以随着风速的变化而发生相应的变化，可以有效地提高发电效率。但由于同步发电机在实际运行过程中存在一定的缺陷而不适用于电网系统。变速恒频双馈式风力发电机在运行过程中可以实现无级调节，并且可以根据风速变化进行相应的输出功率变化，在实际应用过程中具有很好的灵活性。直驱式风力发电机可以实现对风能的合理利用和转化，可以有效提高风力发电效率。

2.2变速恒频风力发电机组并网技术

按照风力资源最大化应用的原则，变速恒频风力发电机组并网技术更具应用价值。这是因为此项技术可以使风力机的转速处于比较稳定和较大的状态，风能利用系数及风力发电机组的输出功率达到最高，所以需要严格控制风力发电机组的功率输出，以达到风力发电机组最佳效率运行的目的，发挥变速恒频风力发电机组并网技术的优势。变速恒频风力发电机组并网技术的应用可以彻底消除冲击电流，动态调节风力机、发电机的转速，采用阻抗匹配和功率跟踪反馈的方式，还能进一步提高风力发电机组的运行效率，持续稳定地向电网输送高质量电能，因而备受青睐。

2.3并网电压调节

在整个系统中，光伏发电和风力发电均具有一定的波动性，在实际的运行过程中会出现电压不稳定的情况，会影响整个系统的正常运行。因此，可以从以下几个方面调节电压，确保整个系统正常运行。第一，为了保证电压能够稳定在规定范围内，在实际的控制过程中需要控制系统的有功功率和无功功率。第二，需要控制光伏发电和风力发电，但是由于光伏发电和风力发电所处环境的不同，在实际工作过程中会存在一定的差异，必须要采取针对性措施调节电压。第三，在系统运行过程中，要合理配置储能装置，保证在系统电压发生波动时能够及时对其进行补充。第四，应用并网技术后，将逆变器与电网相连接，因此会存在一定的不确定性，但这种不确定性不会对整个系统造成太大的影响。从以上分析来看，要想有效控制电压，需要通过合理配置光伏发电和风力发电等设备，保证整个系统能够正常运行。同时，要建立合理的模型分析并及时调整电压。在整个系统运行过程中需要将储能装置和逆变器等设备结合起来共同完成相关任务。

3风力电能质量控制

3.1加强电能质量监测及故障诊断

加强电能质量监测与评估是保证风力发电系统正常运行的基础，通过实时监测和记录电压波动、电流谐波等参数，可以及时发现风力发电机组并网运行的电能质量问题，针对具体问题进行原因分析和有效应对，有力控制电压、谐波等因素。同时，有必要加强对相关工作人员的业务培训，提高他们的专业素质能力，使之牢固掌握风力发电机组并网运行技术原理、常见故障点和维修方法，确保在日常工作中能够灵活运用现代化、智能化技术手段，如无人机自动巡航技术、智能识别与检测报告自动化出具技术等，得到关于风力发电机组运行的准确完善信息，及时排除不良故障问题，切实提高电能质量及风电服务水平。

3.2降低电网功率损耗

电网功率损耗是影响并网质量的重要因素之一。因此，要采用检测技术发现线路中的故障，及时排除，提高电能的传输量。在实际运行中，影响电力稳定最重要的因素就是无功功率补偿，因此，可以利用动态无功补偿来改善系统的暂态特性，让风电场的安全容量有效提高。在利用相应的补偿装置时，补偿装置的容量要和风电场的容量以及电网结构相匹配。此外，可以在结合电网特点的基础上，采用并联电容器的方式降低电网运行负荷，降低功率损耗。

3.3提高新能源发电系统的利用率

在光伏发电与风力发电并网处理时，需要有效提高系统的利用率。若新能源发电系统的利用率较低，则会影响电力传输的质量，进而影响电网的运行状况。因此，应将新能源发电系统的利用率作为主要研究内容。同时，应当对新能源发电系统和电网进行协调处理，在电网出现故障时，优先将光伏发电系统与风力发电系统进行并网处理，从而有效提高新能源发电系统的利用率。此外，通过对光伏发电与风力发电的并网处理可以有效提高新能源发电系统的利用率。例如，光伏发电与风力发电的并网处理后，可以有效减少电网中所产生的电力损耗，还能够有效提高新能源电力传输的效率。因此，应当在实际工作中科学合理地选择。

3.4加强对谐波的控制

有效降低谐波对电能质量影响的措施就是使用滤波器。滤波器由电容、电感、电阻构成，顾名思义就是专门用于滤除非特定频率的谐波，应用效果突出。选择符合风力发电机组并网运行参数的滤波器，设定固定频率的电波，将电网中的谐波电流引导到滤波器中进行消除，从而减少谐波对风力发电机组运行的影响，值得推广。除此之外，还可以将静止无功补偿设备作为载体，引入风力发电机组中，利用相关设备反应速度快的特点，对无功功率进行监测和计算，随时对风力发电机组并网运行的电压变化情况进行了解，针对电压变化的具体原因进行处理，消除谐波影响，提高电能质量。

结语

我国经济的高质量发展对能源的需求量越来越大，对环境的影响也越来越大。为了促进社会的发展，必须使用新能源代替传统能源，从而实现可持续发展目标。风电新能源是我国发展较快的清洁能源之一，为我国的电力供应发挥了重要的作用。但是由于风能的不确定性以及储存难的特点，加上并网过程中的一些问题，导致风电能源的利用率未实现最大化。未来需要加大科研力度，加强对遥感及计算机技术的应用，并积极应用大数据及人工智能技术，提高对风电功率预测的精度，同时还需要加大对分散式发电系统的开发，可以实现边远地区就近供电，减少长距离输电的投资成本。

参考文献

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