风力发电并网技术及电能质量控制措施

武晓强

摘 要：随着我国社会主义市场经济的飞速发展，我国各个行业的发展水平都有了极大的提升，电力行业亦是如此，当前，无论是社会发展还是日常生活，都离不开高效、稳定的电力供应。从环保角度来看，新型能源的产电技术将会逐渐取代传统的技术，我国要实时调整电力供应结构。但是，我国新兴能源产电技术起步较晚，所以关键技术还有待进一步发展和突破，工程技术人员需要进一步研发和应用新能源产电技术。

关键词：风力发电并网技术;电能质量;控制措施

引言

随着全球能源危机与环境污染等问题的日益加剧，新能源的出现和应用开始受到世界各国的关注，持续开发利用新能源是确保人类可持续发展的关键举措之一，而其中风力发电在近年来已经取得了长足的进步。

1我国风力发电的现状

首先是风力资源和风电基地。中国的风力发电具有非常雄厚的风能资源基础，我国的东南沿海地区、沿海岛屿以及西北、华北、东北等地区具有非常丰富的风力资源，可供开发利用的风能总量可谓取之不尽，在政策、资金和技术的支持下，前述地区的风能开发利用，尤其是风电项目的发展非常迅速。与世界其他风电强国相比，中国的风力资源接近美国，远远超过了印度、德国以及西班牙，近年来，在国家能源开发政策的支持下，我国已经建成了八大“千万千瓦级风电基地”，分布于河北、山东、蒙东、蒙西、吉林、江苏沿海、甘肃酒泉以及新疆哈密，这些风电基地在国家能源局的领导下按照“建设大基地、融入大电网”的战略规划进行建设，极大地解决了我国部分地区用电压力，而随着国家未来产业发展战略的调整，八大风电基地及拟投建的项目将调整为“集中式、分布式”，即集中供电、分散建设，全面并入大电网，在国家统一能源战略规划框架内开展风电项目的发展建设。其次是目前风力发电存在的问题。一是我国当前的风电产业链有待进一步完善，从设计、咨询、运输、安装、维护、监测等全过程的技术与产品服务还不够健全，风力发电仍然处于起步探索阶段，其产业规模化发展过程仍在探索。二是风力发电必然离不开电网的建设规划，考虑到输电线路建设的较高成本，对当前选址在远离城市的风电项目而言，如何解决好并网的资金投入问题成为关键，同时还需要考虑到并网过程中出现的兼容性问题，如电压、谐波、闪变、频率等容易造成电网运行不稳的因素需要加大技术投入。三是风力发电所提供的电力价格问题需要进一步理顺，风力发电的成本核算、市场供需等因素直接关系到风电的价格，需要众多单位参与共同拟定合理的价格既要满足投资同时也要迎合民众。

2风力发电并网技术及电能质量控制措施

2.1建立健全风力发电体制机制

当前，我国风力发电事业的发展离不开政策上的大力支持，同时风电入网必然也要进入市场化运作，因此，建立健全风力发电的政策扶持与市场运行相结合的体制机制建设势在必行。首先，要从政府层面建立起完备的风电项目扶持政策体系，从政策性文件的制定、规范立项审批手续、加强项目监管等方面形成科学规范的制度，确保风电项目的发展建设在正确的轨道上前进。其次，加强对市场层面的监督，但不过多干预，对风电产业在市场化运作过程中出现的问题认真查找原因并用科学的技术和方法来解决，并在此过程中形成行业规范，进而实现体制和机制的健全。最后，政府扶持政策与市场的杠杆作用并不是对立的，必须要进行有机地融合，从外部为我国风力发电事业创造双重优势的外部条件，从而实现促进该事业的深度发展。

2.2微网运行工艺

首先是微网的运行控制。当前，人们已经能够利用许多自然资源，但是仍旧还有许多资源无法完全掌控，如风力方向、大小等。这就导致微网的抗干扰能力较差，微网的运行安全无法有效保障。所以，加强系统控制非常关键，重点是解决协调控制问题。微网系统中，虽然每一个微电源的属性、构造不同，但是系统的总能量是固定的。因此，微电网运行过程中，要保持电压稳定，降低其对大电网的负面影响。另外，微网对并网和独立运行两种状态的切换同样会对大电网造成危害。所以，要优化微电网的结构和参数，改变控制方法，消除其对大电网的威胁。其次是微网的故障检测与保护。随着社会的发展和科技的进步，微网系统既包括双向潮流，还包含单向潮流，这导致传统的保护措施无法有效地维护系统，甚至还会对设备造成损害。所以，要研究不同运行模式下的故障检测和维护控制系统，充分发挥微网的作用。

2.3计及需求响应的风电并网优化

随着能源短缺和环境污染问题的日益严峻，开发清洁可再生的新能源受到人们的广泛关注和重视，其中风力发电因清洁高效等优良特性而获得快速发展，分布式风电在配电网的渗透率越来越高，但分布式风电输出功率具有典型的波动特性，为保证配电网的安全稳定经济运行，配电网对分布式风电的消纳能力是有限的，弃风现象在配电网的运行中时有发生，因此，为促进风电新能源的利用效率和配电网安全经济性的提高，需对风力发电在配电网的并网进行优化分析。在对风电输出功率特性分析的基础上，考虑需求响应对风电并网优化的影响，建立计及需求响应的风电并网优化模型，模型的求解则采用Q学习算法和量子粒子群法相融合的求解方法，通过PJM5-bus配电网系统风电并网优化实例的计算，优化模型及求解方法具有有效性和优越性。

2.4风力发电超高次谐波发射特性分析

随着超高次谐波概念的提出，风力发电超高次谐波问题的相关分析逐渐开展。在超高次谐波频率范围内，重点分析了PMSG并网引起的3～7kHz范围内的超高次谐波的影响。基于基础的电路模型与控制模型，对DFIG并网系统超高次谐波进行初步分析。这些研究更多立足于仿真或实测数据，分析了风力发电超高次谐波在其并网条件下的表现形式，并未对超高次谐波具体产生机理与影响因素进行详细研究，超高次谐波发射特性分析仍不够充分。另一方面，类似超高次谐波发射问题在光伏发电与电动汽车相关领域已有较为深入的研究。总之，有必要立足于风力发电运行背景，基于其变流器超高次谐波产生机理，进一步明确其超高次谐波发射特性。

2.5区域小水电与风力发电在孤网初期稳定性仿真

南方地区有丰富的水资源和风资源，因地制宜发展分布式能源有助于减少煤炭消耗。在南方山区电网，存在风电和某地区的小水电接群入同一条线路的情况。当前对小水电群和风电组成的微电网及其与主电网的交互影响研究较少。小水电群和风电组成的微电网接入主电网时，由于主电网的支撑作用，稳定性问题不明显。当微电网与主电网的联络开关断开后，小型水力发电机组与风力发电分布式能源所在的微电网形成了孤岛状态。由于山区小型水力发电，风力发电多运行在缺少储能设备的情况下，孤岛后电压和频率的稳定性问题是研究的关键点。孤岛若能够保持电压和频率的稳定，则有助于避免切机切负荷情况，提高供电可靠性。减小分布式能源接入区域配电网时所造成的影响。

结语

近年来，我国在新能源发电技术的研发和使用方面取得显著成果，但是因为多种因素的制约，其进一步发展受到严重阻碍。所以，人们需要不断优化新能源并网发电系统，不断提高系统运行效率，促进电力行业的长远发展。

参考文献：

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