调频技术在风力发电中的应用及对电力系统的影响研究

杨涛

摘要：社会现代化发展进程中，城市用量需求提升，采用传统发电技术，无法满足用户多样化需求，必须深度开发新能源。风电技术属于清洁能源技术，能够有效应用到电力系统中，社会关注度高。本文讨论了风力发电对电力系统的影响，分析了调频技术的应用问题。

关键词：调频技术;风力发电;技术应用;电力系统影响

在新世纪发展中，国家对生态建设的重视度提升，各行业都深入践行节能环保理念，深度开发和应用风能、太阳能。当前，风力发电技术发展速度快，既可以缓解能源短缺问题，也可以满足生态环保发展要求。因此，通过风力发电产生能量，可以满足社会生产与生活需求，已经成为重要关注话题。调频技术应用，能够提升设备存储容量，加强调频能力，同时可以提升风力发电效率，保障节能环保社会建设。

1、风力发电对电力系统的影响

1.1惯性响应与一次调频能力下降

当前，风力发电系统建设发展，造成传统发电设备停运，密切观察风电机组可知，其包括直驱型、双馈型，二者工作原理相似，通过电力变化技术，科学控制风电机组功率，确保电网能量相互协调。同时，为了保证风能应用效果，风电机组在最大功率位置工作。当系统处于低频运行状态时，则必须做好调频处理。为了确保电力系统运行安全性与稳定性，应当应用调频技术，减少风电系统频率变化所致波动问题。

1.2备用容量需求增加

实际发电量、用电需求处于动态平衡状态时，能够保证电力系统运行安全性与稳定性，同时加强供电服务质量。风力发电，会极大影响电力系统输出稳定性，所以要安装备用容量。然而，风力系统可变性大，突发因素会产生不良影响，无法实时动态监控与预测。為了处理好上述问题，技术人员研究之后，应用扩大备用容量方式处理。按照实践可知，当风电渗透率为10%时，则增加2%备用容量。从上述分析可知，为了提升风力发电技术效率，应当组合应用备用容量，增加资金投入量，因此必须做好综合权衡。

2、风力发电调频技术

2.1转子惯性控制技术

科学技术快速发展，风力发电成熟度提升。风力发电机类型包括变速型、定速型。长期以来，风力发电都采用鼠笼式发电机，可以为系统提供惯性支持，然而却无法作用于频率调节，容量比较小。比较不同类型发电机，大部分企业应用变速发电机，由于其具备较强控制能力，因此适用机型比较多，整体应用范围广。同时，此种技术具备可控变速功能，能够灵活应用到发电中，因此发电效率高。现代风力发电技术不太先进，技术缺陷与不足比较多，且风机选择比较严格，只可以选择最大风能捕获，发电机维持在最大功率范围内，无法应用调频技术，因此操作控制的精准度较低，存在不良缺陷与问题。尽管设备存在缺陷，然而本身控制效果佳，只需完善系统，即可使电机做出反应，适应发电机系统频率变化，实现频率调控功能。

2.2变桨控制技术

风力发电中，会由于风力不足，而使用调频技术。当风力较大时，则应用变桨控制方式适应风力。实践操作中，精准操控桨距角，改变桨叶、风角度、输入能量大小等，将其控制在最大功率下，预留容量备用，高效控制频率。当环境风力缓和时，应当扩大桨距角，以此增加备用功率。变桨技术，对风力发电的影响大，所以必须加强操控效果，适用范围广，能够应用到不同风速条件下。然而，变桨控制技术也存在不足，由于其为机械构造，因此反应缓慢，并且会出现损伤问题，阻碍机体运行效果。尽管变桨控制技术的缺陷与不足较多，然而额定风力下的作用显著，经济效益明显高于支出。

2.3转子超速控制

在超速运转中，转子可以实现高效控制，属于技术人员深度思考问题。工作实践中，风机正常运行速率保留，便于后续使用，备用功率多为一次频率调节使用。在超速控制中，针对一次频率的调节响应速度实现。当响应速度加快时，则降低风机保留影响，但是无法有效控制风机盲区。盲区内运转速度超限，需要通过桨距角维持功率变化，保证系统运行正常化。从上述分析可知，转子超速适用范围具备约束性，应当在额定风速下运转。转子超速的时间要求比较低，能够应用到多数情况下，减少风力发电的不良损失。

2.4储能参与风电调频

风力发电系统中，储能系统属于重要存在，属于重要后勤保障，维护机组运转正常化，可以有效储备能源，且储能系统的灵活性较强。针对系统指令，可以在短时内分析，并且做出正确反应，稳定性非常强度，能够有效作用到频率调节中。当使用合理时，储能系统的经济效益高;当使用不合理时，则会加剧经济损失。当质量不合格时，对风力发电发展影响大。因此工程实践中，技术人员必须提出问题处理方法。按照相关分析可知，结合储能系统、转子控制，可以规避上述不良问题。转速控制中，必须确保系统运行积极性，必须及时对系统频率变化做出反应，并且进行优化调整，以此确保储能系统储存大量能量，获得较高经济效益，不断提升成本控制效果。在变桨控制技术中，系统频率调节操作中，应当发挥出储能系统作用和价值，无其他因素干扰影响是，能够降低运行成本。基于大局角度分析，储能系统对风力发电的作用影响非常大，还会危害风力发电机组运行，必须确保储能系统应用合理性，以此获得高经济效益。

3、结束语

综上所述，风电技术成熟度提升，能够有效保障电力系统运行安全性。将调频技术应用到风力发电中，能够处理风机运行不稳定问题，不断提升技术应用效率。但是，我国风力技术研究的限制大，需要深入探究技术应用问题。技术人员联合传统电力技术优势，注重新技术开发与应用，全面提升风电技术使用效率，为电力系统运行提供保障。

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基金项目：云南省教育厅科学基金项目（2021J1073）