风力发电并网技术及电能质量控制措施

风力发电并网技术及电能质量控制措施

朱陈宇

江苏国信东凌风力发电有限公司江苏南通226400

摘要：风力发电对我国的电力做出了巨大贡献，是我国的主要能源之一。然而，风力发电厂的容量随着时代的进步而不断增加，对整个电网系统产生了一定的影响。风力发电厂选址区域通常距离供电网的中心较远，而且大多会位于人口较少的地区，因此影响不会太大。然而，风力发电技术的应用可能导致配电网的闪光或谐波污染，也可能受到风力发电过程中发电随机性的影响。因此，如何利用风力发电并网技术进行电能质量的控制也成为当下各企业关注的方面。

关键词：风力发电；并网技术；电能质量；控制措施

1风力发电并网技术简介

1.1同步风力发电机组并网技术

选择风力电网技术是非常重要的，它要求发电机的电压频率、振幅和相位输出与电网系统的电压保持一致。如果风力发电机组的整体容量持续上升，风力发电对电网的影响也会相应增加。如果电网的影响过大，不仅会使电力系统的电压值降低，还会使发电机、塔和机械部分形成一定的磨损。如果网络撞击时间过长，甚至会导致系统崩溃，其他网络单位的运作也会受到不同程度的影响。因此，企业应选择合适的网络技术。

同步发电机不仅可以输出有源电力，而且在实际工作中还能形成无功，保证了周边波的稳定性和由此产生的高电能质量。因此，它们被大多数企业在电力系统中使用。但在实际应用中，由于风速难以控制，转子的扭矩难以保持稳定。在并网过程中，转矩转速调节性能难以达到同步发电机要求的精度。尤其是在超载状态下，存在反应振荡或失效的可能性。这也成为同步风轮机电网技术应用的主要障碍。目前，电力电子技术日益完善。一些企业可以利用技术来避免上述问题，例如在电动机和电网中安装频率转换装置。

1.2异步风力发电机组并网技术

与同步风力发电机电网技术相比，异步风力发电在实际工作中，不需要单位转速调整具有很高的准确性，也不需要与设备保持同步或全程运行，只要速度和同步速度基本相同，就能实现。因为异步风力涡轮机只能依靠传输速率来完成负载的调整。在风力发电机中使用异步发电机的最大优点是它不需要复杂的控制设备。并网后，不会出现振荡、步进等问题，运行相对稳定可靠。但是，该技术也有一定的缺陷：首先，如果工作人员直接进行网络操作，很容易形成大的冲击电流，进而导致电压逐渐下降，会对系统的稳定运行产生不利影响。第二，系统本身不能形成无功功率，因此需要对一定的无功功率进行补偿。第三，不稳定系统的频率值超过上限，使得同步速度也相应地加快，从而导致异步发电机从自发态转变为电态。如果不稳定系统的频率值降低，异步发电机电流就会大大增加，导致过载。因此，如果企业选择异步风轮机网格技术，就需要采取一定的措施，确保异步风轮机处于稳定的运行状态。

2控制电能质量的具体策略

2.1抑制谐波

工人可以通过抑制谐波来控制电能质量，即在系统中增加静止无功补偿设备。静止无功补偿装置包括电抗器、开关电容器等装置。该装置的主要优点是反应迅速，能及时确认无功功率的变化，并能及时跟踪变化的无功功率。针对风速不稳定引起的电压波动，该装置还可以有效调节电压，从而消除谐波，保证电网的电能质量不受风机运行的影响。

3.2抑制电压波动以及闪变

第一,将有源电力滤波设备添加于系统当中。实际工作当中,工作人员若要避免电压发生闪变现象。便需要在发生负荷电流出现剧烈波动时,及时补偿由于负荷变化所形成的无功电流,令其可以及时补偿负荷电流。不仅如此,因为有源电力滤波设备所使用的电子零件为可关断电子设备,所以,工作人员可以使用电子控制设备替换系统电源,并将畸变电流传输至电压负荷,借此确保系统将正弦基波电流只提供给负荷。有源电力滤波设备具备如下优点:其一,反应速度快,能够在短时间内响应。其二,所形成的电压波动范围大。其三,具有较高的闪变补偿率。其四,设备可靠性强,能够稳定运行。

第二,将动态电压恢复设备添加于系统当中。若配电网属于中低压类型配电网,则有功功率在高速波动过程中,同样会发生电压闪变的问题。此时,需要补偿装置的性能更为优秀,不仅需要补偿装置提供无功功率的补偿,还需要其补偿一定数值的有功功率。由于补偿设备自身带有储能单元,所以可以有效提高电能整体质量。故而,大部分企业开始利用带有储能单元的补偿设备替代原有无功补偿设备。动态电压恢复设备自带储能单元,可于一定范围内按常规电压同故障电压之间的差额,将电压输入系统当中。该类型补偿方法能够及时避免系统形成电压波动,使得客户可以正常使用电能。目前，在系统中增设动态电压恢复装置是解决电网谐波、电压波动等电能质量问题的最有效途径。此外，工作人员还需要统一电能质量控制设备和其他补偿设备。为了实现统一补偿，需要在系统中增加综合补偿设备。工人可以将电能质量控制设备统一起来，将串联补偿设备与并联补偿设备结合起来。这样，补偿装置不仅包括储能单元的串联组合，还包括储能单元的并联组合。它不仅可以用于配电系统的谐波补偿，而且可以有效地提高电能质量。

3提升电能质量方案

在理想的清洁电源系统中，电流和电压都是正弦波。电子技术得到了蓬勃发展。电气电子设备在该系统中得到了广泛的应用。非线性负荷不断增加，，系统谐波日益严重。如果要控制电能质量，可以从抑制谐波产生开始。通过无功补偿设备可以监测无功功率的波动和变化并有效抑制谐波的产生。静电无功补偿依赖于电动机的旋转运动来调节电网中的无功和有源相角，达到补偿的目的，从而使电压输出稳定，防止谐波产生。这种控制方法可以将风的不稳定性对电能质量的影响降到最低。

改善电能必须在发电厂就地进行，配置相应的供电半径，城区中压线路供电半径不宜大于3km，近郊不宜大于六公里，因电网条件不能满足供电要求半径时应采取保证客户端电压质量的技术措施。合理选择导线段以控制合理的断流、导线强度和电晕，电站供电能力决定了导线的选择，导线上的负载电流状态决定了电能质量。变电站和配电设备不得超载。此外，在客户方面，不断要求运营商对电能的使用情况进行调查，并反馈给电站，以调整发电设备。

结束语

总之，新能源的发展随着科学技术的进步而逐步发展，风力发电技术也得到了广泛的应用。在风力发电方面，随着机组连通能力的不断提高，电网的电能质量也将产生深远的影响。然而，由于谐波的存在和电压的闪动、波动等因素，风力发电的电能质量并没有达到理想的水平。因此，为了有效地提高风力发电的效率，减少电网连接和电力谐波的影响，是我国现阶段风力发电领域应研究的问题之一。只有有效解决这些问题，才能充分体现风力发电的效率。为了提高风电电网的稳定性和安全性，有必要进一步加强风电技术的研究，使电压波动与闪烁、谐波等问题得到有效的处理，进一步保证电力质量，保证整个发电系统的稳定运行。

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