风力发电并网技术及电能质量控制对策探析

李代

摘要：当下风力发电成为我国对于风力资源应用的重要方式，随着风力发电行业的不断发展，风力电网系统的构建同样也越来越完善，可以服务于更多的区域。在风力发电技术的应用中，为了取得更为理想的作用价值，并网技术需要予以高度关注，确保风力发电产生的电力能源可以更好并入原有电网体系中，有效应对该环节出现的不良干扰因素。

关键词：风力发电;并网技术;电能质量;控制对策

1风力发电并网技术的基本概述

1.1同步风力发电机组并网技术的概述

同步风力发电机组并网技术是为了保证发电机组运行的输出功率稳定性而将风力发电机和同步发电机相结合，并为风力发电功能提供相应的无功功率和周波稳定支持。由于同步风力发电机组有着体积小、结构紧凑、工作效率高和成本稳定等特点，有着广阔的应用范围。加之其维护成本较低，可以负载的转速较高，保持周波的稳定，有效的提升风力发电能源的质量，对于促进我国可持续能源的应用和风能建设的发展有着积极的促进作用。可以说，同步风力发电机组并网技术在风力发电行业中占据着相当大的比重，在其实践应用中也存在着转子转矩出现波动进而影响发电机组并网调素准确性的问题，将变频器安装至电网和发电机组之间，就成为提升并网质量和减少电力系统震荡的主要途径。

1.2异步风力发电机组并网技术的概述

相对于同步电力发电机组并网技术，异步风力发电机组并网技术是利用转差率和电力运行的复合进行目标的调整，相对粗狂的运转模式对于调速精度方面的要求较低。因此这种并网技术可以实现设备结构和体系的简化，尽可能的降低设备安装的繁琐度和整体发电成本。同时，该并网技术也会导致电流过大，降低整体电网的电压水平，威胁到电网运行的安全。

2风力发电并网技术

2.1同步风力发电机组并网技术

同步风力发电机的工作效率高、体积小、结构紧凑、成本低、可靠性高、维护量小，同步发电机的无功功率和有功功率是同时输出的，发电机的转速平稳负载特性强，周波稳定，发电机组发电电能质量高，在风力发电中同步风力发电机的应用十分广泛，几乎大部分企业都拥有同步风力发电机组并网技术。但同步风力发电机并不全是优点，实际进行发电过程中同步风力发电机组对风力的控制较弱，无法形成稳定的电机运转，转子转矩上下波动，不能控制在一定的参数范围内，进行各个发电机的并网时，对发电机是有要求的，发电机的频率要与系统频率相同，发电机出口电压与系统电压相同，其最大误差应在百分之五以内，发电机相序与系统相序相同，发电机相位与系统相位相同，但同步发电机组往往无法达到上述的精度标准，会有一些系统误差。并网时，要求操作工人对发电机组进行调节，实现控制发电机组与系统连接，但如果这个过程出现了失误，可能会在负载突然变化时由于转子有惯性，转角不能立即稳定在新的数值，在新的稳定值左右出现若干次摆动的情况。

2.2异步风力发电机组并网技术

异步风力发电机组并网技术与同步风力发电机组并网技术相比，不需要高精度的机组调速在实际工作中，不需要保持同步，基本保持转速与同步转速相同就可以实施并网。异步发电机与风力发电机组相搭配具有着不需要复杂控制装置的优点，这得益于其只需要依靠转差率便可以调节负荷的特点。其并网后不会出现同步风力发电机组并网技术那样失步、无振荡的问题，其运行时有着较强的可靠性，稳定性高。但是异步风力发电机组并网技术也有一定的缺点：（1）大冲击电流容易在工作人员直接进行并网操作时产生，导致电压下降，不利于系统的稳定运行。（2）系统需要工作人员补偿一定的无功功率，因为异步风力发电机组并网技术系统自身无法形成无功功率。（3）同步转速会随着不稳定系统频率超过上限的同时相应的加快，会使异步发电机转化为电动状态由原来的自发电状态，而异步发电机电流也会因为不稳定系统频率值下降而大幅增加，过载现象也会因此产生。在使用异步风力发电机组并网技术时需要有工作人员确保发电机组能够一直处于稳定运行的状态。

3解决风力发电并网技术问题和提高电能质量控制的措施

3.1做好谐波抑制措施

影响风力发电并网技术质量的因素有很多，其中，电能的质量情况在其中占有非常重要的地位。为了最大程度的提高电能的利用效率，相关的技术人员主要采取的方式是通过对结合组静止无功补偿器进行使用，来对影响谐波的因素进行抑制。由于我国电力行业的发展在最近几年来受到了人们的广泛关注，电能设备的发展方向朝向多元化、丰富化的方向发展，现阶段，市场上抑制器的种类也越来越丰富。谐波抑制工作使用的抑制器是组合型的，由可投切电容器、电抗器以及谐波滤波装置构成，这种抑制器与其中类型的抑制器相比，功率的转化速度加快，可以对风力情况进行追踪检查，可以在短时间发现不稳定的情况，并且对这种情况进行及时的解决，提高抑制谐波的效率以及风力发电的质量情况。

3.2动态电压恢复器的应用

在中低压配电网中，有功功率进行快速波动也会造成电压闪电的情况的发生。为了解决这种情况，就需要要求补偿装置在对无功功率进行补偿的同时，还有能够提供瞬时有功功率的补偿。动态电压恢复器是带有储能单元的补偿装置，他的出现取代了传统的无功补偿装置。能单元，能够在ms级内以正常电压和故障电压的差值，向系统注入电压，可以有效解决系统电压波动对客户的影响。动态电压恢复器能够在非常短的時间内向系统传输电压，可以有效的改善电能质量和动态电压，是解决电压波动、谐波等动态电压质量问题的最佳方法。

3.3提升设备可靠性，优化机组设计

对于发电业务，除了要关注设备本身的问题，更希望的是把发电厂中的风力发电机组、输电线路、SVG、变电设备等各个环节连在一起，从设备的角度来看，而对于设备厂商，比如风机，是一个相对独立、完整系统，但从我们的角度，却是整体的一环。两者之间对于可靠性管理的侧重点有相同，也有不同。无论是设备的可靠性，还是系统的可靠性，还是要从技术和管理两个层面串起来，整体考虑如何做到真正的可靠。在现有风电场投资经济模型下实现风电场的预期收益，必须使用大兆瓦、高效率、小体积、低重量、便于运输、吊装安全的风电机组，以实现风电场整体投资不增加的情况下，提升发电量，降低度电成本。同时技术路线的多样化亦可推动风电机组技术进步，还有绿色制造也是在风电发展建设中需要重点考虑的问题。总体来看，未来风电行业的技术发力点集中在以下方面：增大风电机组的单机容量;提高叶轮的捕风能力;提高风能转换效率;提高机组及部件质量;增强机组运输、安装便捷性;增强机组环境适应性等，相关风电企业要进一步提升设备可靠性，研究机组优化的有效措施，促进整体风电机组工作效率的提升。

结束语

风力发电并网技术的应用是能源结构优化调整的必然趋势，也是可持续发展的重要举措，为了保证风力发电能源的质量以及电力运输的稳定性，就需要做好相应的发电机组和设备的优化管理，注重谐波抑制和电网信息分析，提升技术人员的专业水平，加强电网故障诊断，全面提升风力发电能源的质量。

参考文献

[1]张玉林.探究风力发电并网技术及电能质量控制措施[J].工程建设与设计，2019（22）：55-56+62.

[2]周利鹏.风力发电并网技术及电能质量控制措施探讨[J].科技创新导报同，2018，15（36）：70-71