如何做好风力发电中的电能质量问题的解决

张思航

摘要：现阶段风力发电已然成为电力资源供应重要方式之一。相较于其他发电手段而言，风力发电电能质量更易受到各类因素影响，导致电力传输期间出现消耗量过大等问题，严重影响到电力生产期间的综合效益。本文就针对此，以电力发电系统结构及特征为切入点，提出风力发电电能质量问题，针对此些问题制定专项可行解决对策，以供参考。

关键词：风力发电;电能质量;存在问题;解决对策，

前言

风能的清洁性强、可再生性显著。通过大力发展风力发电技术，可以有效缓解各领域生产经营建设期间的用电紧张问题。现阶段风力发电在我国已初具规模，但风力发电并网会对电能质量造成不同程度影响，导致电力系统运行期间的安全性与平稳性无法得到根本上保障。因此为充分发挥出风力发电技术积极作用，还需要分析存在于风力发电期间的电能质量问题，制定专项可行解决对策。

1、风力发电类型及特征

现阶段风力发电主要采用恒速恒频风力发电系统，通过保持发动机转速稳定，获得与电网频率一致的电能。现有风力发电系统结构简单，主要采用步电机与鼠笼感应电机设备[1]。其中，鼠笼型感应电机转速高于同步转速，实际结构较为简单，运行期间的造价低。但在该设备实际运行期间，也存在气动效率不足、结构负荷较高等问题、在风速转变的情况下，设备也会偏离最佳运行转速。

部分发电站还会使用变频恒速风力发电系统，风电机可以实施变速运行。发电机的转速随风速的变化而发生改变，以捕获最大风能，调节发电机转速值。通过使用变频恒速风力发电手段，还可以调节电力传输期间的有功功率及無功功率，使发电机组与电力系统之间形成柔性连接，变频恒速风力发电系统比恒速恒频发电系统的运行效率更高，可满足并网操作要求，实际运行期间的安全效益与经济效益更为显著。

2、风力发电中电能质量问题

2.1电压偏差及电压波动

在风力发电供电系统运行过程中极易出现电压偏差问题，即理论偏差与实际偏差相差较大，无法从根本上保障电力传输水平[2]。在风力发电并网工作开展期间，虽然借助并网电容装置补偿可以进行电压调节，但电容器在切换过程中也会出现卡顿情况，对电力资源整体传输水平造成严重不利影响。由于发电机组在实际运行期间的出力及复合作用始终处于变化范围之内，在受压力偏差及压力波动作用的影响下，也会极大程度提升电网运行期间的误差性。

引发电压偏差及电压波动的原因主要为风力变化。在风力变化期间，风速也会随之发生变化，风力发电机组在启动、停机运行期间，也会使电压波动更加明显。

2.2谐波电压与三相不平衡

在风力发电机组实际运行过程中，电力电子元件会产生谐波，导致电能质量难以得到根本上管控。风电机组有大量的电力电子元件，在异步发电机组实际运行时，定子绕组可直接接入到交流电子系统中，接入双向功率变换器，负责电功率发出。此种发电方式会与电网原形波产生叠加作用，导致电力输出特性的波动程度也会明显加深，影响电能传输质量。

3、解决风力发电中电能质量问题的具体措施

3.1应用电压波动与闪变抑制技术

在电网运行过程中，供电网络结构、负荷特性以及电力系统短路容量是导致电压波动及闪变问题出现的重要因素。在频繁启动机组过程中，也会对系统运行造成较大冲击[3]。因此为有效解决电压波动及闪变情况，还需要设置补偿装置，最大限度改善设备性能，从根本上提升电力资源传输期间的平稳性。通过增加降压、斩波器、串联电阻等手段，改善电机启动特性。架设专用供电线路，控制电压波动及变闪问题发生几率。

3.2应用电力谐波抑制技术

为根本上保障电力发电中电能质量，还需要注重使用电力谐波抑制技术。由于在风力发电中，敏感负荷对滤波效果的要求更高，因此有源电力滤波装置也被较为广泛的应用在了风力发电过程中。相较于无源电力滤波装置而言，有源电力滤波装置能够吸收更多固定谐波，动态产生与补偿谐波形状一致、相位相反电流，能够有效抵消非线性负荷产生的谐波电流，实现动态补偿跟踪目标。

同时，有源电力滤波装置反应速度快，能够实现动态跟踪补偿，滤波效果不会受到电力系统运行参数影响。

3.3引入功能设备系统

注重在风力发电中引入功能性设备，消除有害杂波对风力发电网络、机组及设备的影响，以从根本上提升风力发电网络整体运行期间的安全性，切实保障电力传输质量[4]。同时，在机组密集、负荷量较大的区域接入有源滤波装置，可以从根本上提升装置自身的功能性与反应能力，针对电力系统运行期间的闪变频率变化情况做出及时反应，切实保障电网平稳运行目标。

在发电系统内还可借助动态电压恢复装置保障电网平稳运行。借助恢复装置中的储能单元、补偿装置、切换设备，立即准确判断出机组及网络存在的电压差过大、电力供应不足问题。将储能单位储备的电力注入到网络中，使网络电能质量能够得到良好改善，消除风力发电中的电压波动、谐波较大问题。

3.4构建高素质工作团队

为使风力发电中的电能质量能够得到根本上保障，还需要构建起一支高素质工作团队。借助运行人员专业技能与技术保障能力，保障电力资源传输质量。依照风力发电技术、运行维护操作、电力网络水平等内容，在运行工作人员中定期开展专业培训。要求运行人员具备故障诊断、风险分析、故障维护等能力，能够积极参与到电能质量保障工作中，及时发现与解决存在于风力发电站运行期间的各类问题，从根源处消除风力发电电能质量影响因素。

总结

总而言之，虽然风力发电会对电能质量造成一定程度影响，但依然具备较高的应用可行性与经济适用性。为从根本上保障风力发电工作高质高效开展，还需要分析导致风力发电电能质量问题的各类原因，对风力发电模式进行段优化，制定出专项可行的风力发电管控机制。

参考文献：

[1]刘薇. 风电并网对电能质量影响的评估与治理[D].北京交通大学，2014.

[2]孙李坚. 风电接入对配电网电能质量影响的仿真研究[D].吉林大学，2017.

[3]易桂平，胡仁杰. 分布式电源接入电网的电能质量问题研究综述[J]. 电网与清洁能源，2015，31（01）：38-46.

[4]李星朗. 基于储能系统的有源配电网供电末端电能质量调控技术研究[D].沈阳工程学院，2017.