风力发电并网技术及电能质量控制研究

钟志庆 孟文强 杨忠加 郑安明 朱建刚

1.青海黄河上游水电开发有限责任公司工程建设分公司 青海西宁 810000 2.国核信息科技有限公司 山东济南 250101

自21世纪以来，为了更好应对气候变化，缓解我国所面临的能源紧缺形势，我国积极调整国家能源战略，并明确了可再生能源发展目标。风力发电不仅不会产生污染，而且风能是源源不断的，这也使我国逐渐重视风力发电产业的发展，并大力开展风力发电基础设施建设，深入研究风力发电相关技术。对于风力发电来说，其具有较强的波动性和间歇性特点，这也导致大规模风电并网过程中极易影响到电力系统安全，并且还会产生调频、调峰等各种技术难题。为了解决消除风力发电所带来的不利影响，就需要对风电并网性能及风电消纳技术进行深入的研究。为此，以下便深入探究我国的风电发展及其并网技术，以期能够促进我国在能源战略上的快速调整，实现对电力发展方式的转变。

1 我国新能源风力发电的现状

在当前阶段，风能等一系列新型能源的开发，不仅满足了市场的需求，同时也符合国家的相关政策，并且也与我国的可持续发展战略相吻合。在进行相关技术的应用时，必须保证其生产的技术水平能够切实提高，这样才能够促进风能等新型能源在应用的过程中，可以更快、更好地满足国家的全面发展需要。我国政府对于风能的开发十分重视，也在进行规划的过程中，不断加大了对风能开发的资金投入力度，也在政策上作了相应的调整，在政府的帮扶下，我国的风能发电技术的发展十分迅速，从而保证了我国的电能生产水平也在不断的提高。随着我国科研力量的不断提升，在攻克风能发电当中的一些问题上也取得了十分优异的成绩，值得欣喜的是，中国自主研发的风力发电设备已经有了广阔的国际市场，且随着国内生产总值的提升，也带动了我国风力发电技术的高速发展，进而保证了我国风力发电技术的生产规模和运营效果都能够得以提升。

2 风力发电并网技术

2.1 同步风力发电机组并网技术

风力发电并网可以为风力发电并网实施后的电能稳定供应提供有效保证。同步风力发电机组主要是结合风力发电机与同步发电机，在同步发电机的实际运行过程中，可以为输出功率的有效性提供良好保障，在发电机组的正常运行过程中，还可以为其提供必要的无功功率，同时显著提升周波的稳定性，促进电能的稳定传输。当前发电机组并网技术在电力发电中得到了有效应用，通常情况下该技术存在比较明显的风速波动，容易导致转子存在较大的转矩波动，从而使发电机组并网调速受到一定影响，其调速准确性很难得到有效保证。因此就需要深入分析两种发电机结合后的相关隐患，将变频器合理安装在电网和发电机组之间，进而使电力系统的振荡得到有效避免，进一步增强并网的整体质量。

2.2 风电功率预测

在风电并网中，往往还需要对某段时期的风电功率进行预测，而功率预测则需建立相应的数学模型，通过功率预测能够掌握风电的波动规律，进而避免风电不确定性给发电造成的不利影响，可以说，风电功率预测是确保风电消纳的前提。按照功率预测时间的长短，可将其划分成超短期功率预测、短期功率预测以及中长期功率预测。其中，对于超短期的功率预测，其预测尺度往往在4h以内，而短期的功率预测则是未来三天内。功率预测能够保证功率平衡，实现合理的经济调度。现阶段，我国已广泛采用短期功率预测技术，该技术涉及到统计方法、物理统计方法以及物理方法。通过多年的实践，我国已开发出风电功率预测算法，并针对算法制定出了一系列的调试、系统开发以及现场安装等方法，此外，我国还应用支持向量机、人工神经网络等技术来对风电功率预测模型进行了构建，同时建立了流体力学计算模型、线性化物理模型等，此外还联合采用了多种预测方法来对混合式的风电功率预测模型进行了建立，进而使功率预测过程中存在的历史数据缺失、风电场复杂等技术难题得到了有效解决，使功率预测具备了更强普适性的同时，进一步提高了功率预测结果的准确性。

3 风力发电电能质量控制措施

3.1 加强对谐波的抑制

在风力发电并网的实际实施过程中，要想使电能的质量控制效果得到整体提升，就可以对静止无功补偿器进行合理应用，有效抑制谐波危害等问题。静止无功补偿器主要是由多种装置构成，其存在非常快的反应速度，可以实时跟踪不断变化的无功功率，同时可以有效调节由于风速不稳定，而导致的电压变化等问题，最终充分实现谐波滤除的作用，使电网的整体电能供应质量显著提高。

3.2 统一新能源发电并网标准

根据相关实践可以得知当前情况下，我国对于新能源的发电并网标准不够统一，相关的规定条例还不完善。相关技术人员对于整个电力系统的稳定性和新能源并网发电会产生的负面影响掌握程度不够，并且对于系统的电网调度以及影响电网输电整体质量的因素都无法做出科学的解释和并制定应对措施。因此相关部门和机构要系统完善风力发电和光伏发电的相关设施，严格管理逆变器和控制器。在运行过程不断加强技术方面的研究进度，并且针对新能源发电并网过程中可能出现的故障提出科学有效的解决措施。最后要不断统一各地多样的并网标准，明确新能源发电并网准入门槛，并规定相关部门严格执行并网标准，从基础条件保证新能源发电并网的安全性和有效性。

3.3 增强对故障的诊断力度

企业要在风电并网工作过程中，定期组织相关工作人员参与技术培训活动，使风电服务的整体质量可以明显提升。在企业开展技术培训活动时，要加强对风力叶片结构的讲解，重点关注风机故障诊断和维修等环节，还要要求相关工作人员注重风机的日常运行维护工作，对风机的叶片故障原因进行深入分析与研究，选择科学合理的故障诊断技术，及时采取有效的措施，对风机叶片故障进行有效解决。

4 风电并网技术的发展趋势分析

风电并网技术在未来发展中，需要积极调整电力系统的管理模式以及运行技术手段，以此提高风电系统的资源配置能力及运行技术水平，从而确保风电系统能够实现对新能源的大规模集中接入、大范围消纳与远距离输送，进而实现对风能的高效利用，确保电力系统的安全、可靠、经济运行。除此之外，风电并网技术还将向着实用化、在线化以及可视化的方向进行发展，同时系统还将具备在线应用功能，使预警、控制、系统分析等功能进行一体化结合，进而使风力发电能够得到全周期性的监测，并对风力发电状态做出全过程化的客观评估，从而使我国风电电力技术在各个领域中发挥出更大的应用价值。

5 结语

在未来的电力生产中，风力发电并网技术会成为一种主要技术模式，同时我国具备非常丰富的风力资源，因此就需要我国对风机发电并网技术进行全面的分析与研究，逐渐提升并网技术水平，对发电机组进行合理优化，使现有的风力发电并网技术问题得到充分解决，对风力发电过程进行严格管理，从而为风力发电的电能整体质量提供保障。