风力发电并网技术与电能质量控制

2016-03-16杨文

环球市场 2016年35期

关键词：风力谐波电能

杨文

浙江运达风电股份有限公司

风力发电并网技术与电能质量控制

杨文

浙江运达风电股份有限公司

当前，随着清洁能源的开发技术的提高，风力发电技术的应用越来越广泛。为此，我国在风力发电站以及相关并网建设方面的规模不断扩大，甚至已经在我国电力发展方面占据了重要位置。但随着风力发电厂容量增加的同时，其对于电网系统的影响也是较为严重的，不容忽视。

风力发电；并网技术；电能质量控制

1.风力发电并网技术分析

1.1 同步

风力发电并网技术其实一方面就是同步发电动力组与风力发电动力组之间的有效组合。实现两者之间的完美结合与运行，是电力发电专家的核心研讨方向。在很多情况下，由于风速动摇比较灵活，会使发电转子呈现出大幅度的动摇，所以，风力发电并网就没有同步发电动力组的精度那么准确。假如此二者之间在并网工作后，维修检测人员一旦没有注意到这些问题，运行过程中就会出现系统无功振动或者接洽失活现象。虽然存在这些方面的不良影响，但是二者之间的并网技术一直都在发电工程中大规模的应用。如今随着科学技术的进步，变频设备越来越完善，这一类难题已经得到进一步解决，经过相关专家的不断研发，使同步发电与风力发电运营组有机结合。

1.2 异步

风力发电并网技术的另一方面为异步发电动力组与风力发电动力组的融合并共同运转。异步发电动力组不同于同步发电动力组有那么多的条件限制，它不讲究精度的准确性，只要求在转子运转的过程中二者之间的转动转速相差不是很大就可以。不过，风力发电动力组与异步风力发电动力组之间并网也不是很容易，因为，在此二者直接并网后会出现冲击电流过大、电压下降，使整个风力发电系统出现运转困境，因此要想运转系统正常工作就应该加强对有关部门人员的调动，让他们严密监管，避免危险事故发生。

2.风力发电机并网及运行试验

2.1 软并网功能试验

先提升异步发电机组主轴转速，当转速达到同步转速的92%以上时，启动并网接触器，发电机会通过一组双向晶闸管与整个电网连接起来，对晶闸管的触发单元加以控制，增大双向晶闸管的导通角，从0°～180°，进而调整期打开的速率，使异步发电机组并网时产生的冲击电流低于规定值。在结束暂态过程时，闭合旁路开关，短接晶闸管。

2.2 动态无功补偿装置功能特性测试试验

并网运行发电机组时，对发电机的输出功率进行调整，观察载荷不同情况下电容补偿投切动作的状态。对于动态无功补偿装置性能的测试应该选择工况最为恶劣的情况，如风电小发与大发两种恶劣工况。

风电小发工况下，风力发电厂送电线路的充电功率较高，从而使母线电压达到较高的负荷。所以，风电小发工况下进行感性无功补偿试验更为适合。风电大发工况下，风力发电厂的送电线路载荷较大，无功损耗严重，使母线电压水平较低。所以，风电大发工况下进行容性无功补偿试验更为适合。在这两种恶劣的工况下，都需要进行暂态过程中装置的响应试验以及稳态下无功综合控制试验，从而了解SVG装置的稳定性。

2.3 风电场电能质量测试试验

在风电场保护期间，计量屏取三相电压和电流，进而对并网点的电压偏差、谐波和闪变等指标进行检测，明确电能质量。在风电场停止运行时，对并网点的各次谐波电压和总谐波畸变率以及时间闪变等指标进行检测。当风电场在常规运行过程中，对每个功率区间并网点的谐波电流、电压、长时间闪变进行检测，对风电场产生谐波电流的95%值进行测定。

3.控制风电电能质量的策略

3.1 谐波控制

谐波的控制可以通过静止无功补偿器实现。静止无功补偿器的主要构成部分包括电抗器、谐波过滤器等，该设备应用具备明显的优势特征，即反应能力超强，可实现实时监测无功功率。静止无功补偿器在应用的过程中还可以对电压变化进行调整，这种调整是根据监测情况展开的实时的调整，以达到消除谐波的作用，提高风电发电的电能质量。

3.2 电压波动与闪变控制

在风力发电电能质量控制中，要注意电压闪变，这是影响其质量的重要因素之一。发生电压闪变时通过观察可知负荷电流出现波动，技术人员基于电流的急剧波动进行无功电流补偿处理，通过运用有源电力滤波器实现电流急剧波动的有效处理。有源电力滤波器其应用优势在于响应能力较快，在适应与运行过程中稳定性较强，能够实现有效控制处理，达到积极的电压滤波处理作用。

当有功功率一旦出现急速波动的现象就会造成电压出现闪变，这就说明要对补偿装置进行无功功率的补偿，同时对有功功率也进行一定程度的补偿。应用动态电压恢复器的应用，通过其储能单元作用，可以在非常短的时间内就可以向系统传输电压，以此解决电压波动问题。目前，动态电压恢复器已经得到了广泛的应用，是现如今风力发电电能质量控制的最主要手段。但是无论哪一种工况下，都需要展开无功综合控制试验以及快速相应试验，以此确定无功补偿控制策略是否满足条件，同时检测SVG装置是否处于安全稳定的状态。

3.3 对电能质量设置控制器

风能属于可再生资源，因此，也是我国国家重点扶持的项目。风力发电厂在建设方面规模进一步增加，电力事业所占据比重也进一步提升，风能具有特殊性，在质量控制方面需要坚持一切从实际出发的原则进行。作为对电能质量进行管理与控制的过程中需要设置控制器，也需要对电压实施补偿，并需要对电流采取一定的补偿。因此，需要确定综合类型的补偿机制与设备，统一电能质量方面的设备则是属于较为典型性的补偿装置。这项装置能够对串联以及并联效果进行必要的融合，一次可以改善对用户方面的对补偿问题。又因为统一电能方面的控制器需要具有更加强大的能力，因此需要通过谐波补偿等方式，完成对电能质量等方面的改善。