风力发电并网技术及电能质量控制措施探讨

吕昶

【摘 要】本文对风力发电并网技术进行了介绍，其中主要介绍了同步风力发电机组并网技术与异步风力发电机组并网技术两方面，并分析了两种技术对电能质量的影响，同时提出了控制电能质量的方法，主要是闪变与抑制谐波以及电压波动两种方法。希望通过本文能够帮助企业更好的应用风力发电并网技术，是企业能够更好的控制电能质量。

【关键词】风力发电；并网技术；电能质量控制；措施

我国电能有火力、水力等多种来源，而风力则是其中一种主要来源，随着技术的发展，我国风力发电厂的容量也因此增加，一定程度的影响了整体的电网系统。风力发电厂的分布主要集中在人口稀少的区域，通常原理供电网络的中心区域，因此不会承受较大的冲击力。所以导致了配电网容易出现问题，如闪变、谐波污染等。因为风力发电具有随机性的特点，会影响到发电过程，所以风力发电并网技术变得越来越重要，如何控制好电能质量是一个值得探讨的问题。

1 风力发电并网技术

选择好合适的风力发电并网技术对于企业来说十分重要，要求发电器输出的幅值、电压频率及相位方面都需要与电网系统抑制。风力发电在并网过程中，其对电网产生的冲击力会随着风力发电机机组整体容量的增加而上升，如果并网遭受到过大的冲击力，电力系统的电压值会因此下降，塔架、发电机等机械部分也因此会产生磨损，如果并网遭受较大冲击的时间过长的话会不同程度的影响到其他挂网机组，系统甚至可能会被瓦解，所以选择好合适的并网技术十分重要。

1.1 同步风力发电机组并网技术

实际工作状态的同步发电机能够同时形成无功功率并且输出有功功率，周波因此能够确保稳定，因为其生成的电能质量高，所以应用在电力系统中的几率高，大部分企业都应用着同步风力发电机组并网技术。但同步风力发电机组并网技术也存在着实际使用过程中无法有效控制风速，难以保持稳定的运行转子转矩，实际的并网过程中会出现同步发电机所需精度与转子转矩难以相符的问题。与此同时，如果工作人员在并网实现以后没有控制其，有可能会出现失步或无功振荡问题，重载状态下尤其明显。应用同步风力发电机组并网技术的受阻主要问题如上，而在电力电子技术迅速发展的今天，可以通过利用技术避免以上问题，如在电机与电网中安设变频装置等。

1.2 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，不需要保持同步或是整歩操作与设备，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。

2 控制电能质量的具体策略

2.1 抑制谐波

对电能质量进行控制首先可通过抑制谐波来实现，在系统中添加静止无功补偿设备，电抗器、可投切电容器等装置使禁止无功补偿设备中所包含的，其能够确认无功功率有没有出现变化，对变化状态的无功功率加以跟踪，具有反应速度快，反应及时的优点。静止无功补偿设备能够有效调节电压起伏现象，如风速不稳定所导致的电压起伏现象，最终达到消除谐波的效果，使风力发电机组运行状况不影响到电网电能质量。

2.2 抑制电压波动以及闪变

2.2.1 添加有源电力滤波设备在系统当中

实际工作中为了避免电压闪变现象的出现，可以再剧烈波动负荷电流出现的时候，对因为负荷变化导致的无功电流加以补偿，使负荷电流得到及时补偿。可关断电子设备是有源电力滤波设备中所用到的电子零件，因此系统电源可以用电子控制设备替换，向电压负荷输送畸变电流，使系统能够确保把正弦基波电流只向负荷提供。有源电力滤波设备有着反应速度快、电压波动范围大、设备可靠性强，稳定率高、闪变补偿率高的优点。

2.2.2 添加动态电压恢复设备在系统当中

可以添加动态电压恢复设备在系统中在中低压类型配电网的情况下，因为其同样会发生电压闪变问题在有功功率高速波动过程中。与此同时需要更加优秀的补偿装置，补偿装置要在提供无功功率的同时能够补偿有功功率，因为补偿设备自身带有储能单元，故可以使电能的整体质量得到提升。

2.3 改善电能质量

对于电能质量而言，理想状态为正弦波，但受一些因素的影响，波形会出现偏离，即产生电能质量问题。现阶段，诸多城市中电能质量都不高，影响人们的正常工作及生活，所以改善与控制电能质量势在必行。在电能质量改善中，首先，针对电功率因素进行改善，确保无功就地平衡，需要注意的是供电半径要确保合理；其次，供电线路导线截面的选择，对变电与配电设备合理配置，避免超负荷运行；最后，适当设置调压措施，如变压器加装有载调压装置、串联不畅、安装静电电容器或同期调试相机等，上述措施实际应用中，对电能质量都具有改善作用。此外，在电力系统运行过程中，还需要对人们的用电情况进行调查，寻找影响电能质量的原因，采取更有效、更具针对性的措施来改善电能质量。

3 结语

在电力电子技术发展成熟的今天，电能的整体质量可以通过利用电力电子技术控制风电机组达到改善效果，促进我国风力发电的发展。但我国风力发电并网技术仍存在着问题，使风力发电不能在各类发电企业中广泛应用，各个发电企业还需要大力研究风能，提升风能发电的效率，使我国风力发电水平得到提升，丰富我国的电力资源，促进整个电力行业的未来的发展。

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