风力发电中的电能质量问题分析武春艳

风力发电中的电能质量问题分析武春艳

武春艳

（国网太原供电公司山西太原030010）

摘要：科技在不断的发展，社会在不断的进步，风力发电机组近年来在我国发展较为迅速，风电并网成为趋势，但风力发电带来的电能质量问题不可忽视。现通过对风力发电系统类型进行介绍，分析了两种风力发电系统类型对电能质量的影响，并提出了提升电能质量的方法，为电力系统的正常稳定运行提供参考。

关键词：风力发电；风电机组；电能质量；提升

引言

我国的发电技术十分发达，可以充分的利用天然能量进行转化，达到资源可再生的程度，主要包括火力发电、水力发电、以及风力发电，我国的发电技术更多的是来自风力发电，风的可利用性非常强，因此为了更加充分的利用风力能源，我国的风力发电技术发展的非常迅速，技术的进步促进了我国风力发电厂的建设，对我国的整体的电网技术系统在某种程度上也起到了一些积极地影响，人口密集的区域不利于发电厂的运作，为了减少发电厂对居民的影响，一般会将风力发电厂建立在人口分布稀少的地区，风力发电的供电网络中心相对来说稳定性较弱，对于外界干扰的抗干扰能力也比较差，无法承受过于大的冲击力，因此风力发电系统在发电的过程中经常会出现各种各样的问题，如风力发电中的谐波污染和闪变等问题都是十分常见的。风力发电受外界自然天气条件影响，风电出力是随机的，发电的主要影响阻力就是来源于风力发电的随机性，因此如何解决风力发电的技术问题便显得越来越重要，在解决风力发电的技术问题后提升风力发电电能质量也是我们需要重视的研究课题。

1风电场的运行特点

由上文了解到，风力发电主要是以风能为运行原动力，既能实现对自然领域资源的充分利用，又能具备零污染排放的优势，并且无论是占地面积，还是施工进度都能达到预期理想效果。但是同时也存在一定的不足之处，即为风速、风向无法通过人为手段对其有效控制，所以常常会使风电场的输出功率存在着严重的波动性特点，甚至在并入电网后，也会使电网的运行极其不稳定。

2风力发电对电网电能质量的影响

2.1电压波动和闪变

2.2技术层面上存在的问题

1、与光伏发电类似，风力资源受季节和天气影响较大，风力发电输出功率不稳定，产生的电能功率和谐波含量等电能质量较低，大量的风电并网，会对大电网产生冲击，加大线路损耗。而且常规的火力发电电机需要几小时才能并网投产，很难在发电侧与风能发电配合，增加了风电发展的难度；2、对电网潮流产生的影响，常规的电网电能从发电侧，经输配电网到负荷侧，但是风电等分布式电源往往在电网的末端，在并网后配电网的功率潮流呈双向流动。再加上风能的不确定性和不可控性，使其发电功率输出很难控制，往往会造成用电高峰供不应求，用电低谷供过于求的情况，增加了电力调度的难度；3、在负荷侧的风电发电，会使电路模型变成双电源系统，从继电保护的角度来看，增加了线路保护整定值的难度，常规的电流保护会误动作，针对双电源线路的差动保护也会增加断路器，从而增加保护配置成本。

2.3对电网频率的影响

基于风电场建设规模不断扩大的背景下，向电网运行输送的电能资源也在持续增加，进而因受到功率波动影响，可能对电网频率带来威胁的影响更加明显，一旦电网运行系统遭到干扰破坏，电网电压便会迅速下降，甚至可能致使穿透性能较差的风电机组停止运行。在这种情况下，风电场并网实行就尤为重要，不仅使其拥有不同于其他常规型号机组的较强的频率响应性能，还能具备良好的跟踪调节和挽救电网频率波动的能力。此外，出于对风电运行输电波动随机性的充分考虑，往往在无风或风速较小的情况下，电网频率将会大幅度下降，进而对电网频率的稳定运行带来不利影响，因此这就需要相关工作人员能够切实增大电网运行系统的容量，并从中选择较为适宜的优化调度的运行模式。

3提高电能质量的措施

3.1电压波动与闪变的抑制技术

供电网络结构、负荷特性以及电力系统短路容量大小是决定电压波动与闪变程度的重要因素。同时，频繁启动功率较大的电机也会给系统造成很大冲击。因而，抑制电压波动与闪变必然要从选择补偿装置、改善设备性能、提高供电能力等几方面来采取相应措施。一般可通过降压、加设斩波器、串接电阻等方式实现电动机启动特性的改善。通过如架设专用供电线路之类的供电方式的改造，可以有效降低电压波动和闪变问题的严重程度，但需从经济性角度衡量投资与效益的关系。采用快速无功功率补偿装置也能很好抑制电压波动和闪变。

3.2提升电能质量方案

在理想的干净供电系统中，电流和电压都是正弦波，电子技术大力发展，系统内电力电子设备被广泛的应用，非线性负荷不断增加，高压直流偷电得到普及，系统谐波日益严重。如果要控制电能质量，可以从抑制谐波的产生开始，电抗器、可投电容器以及无功补偿设备都可以监控无功功率的波动以及变化，这些抑制谐波的的设备刷新率高，响应速度快，静电无功补偿依靠电机的旋转运动对电网中的无功、有功相角进行调节达到补偿的目的，使电压输出平稳，阻止谐波的产生，这种控制方式能够使风力不稳定对电能质量的影响降到最低。

3.3电力谐波抑制技术

随着越来越多敏感负荷对滤波效果要求的提高以及全控型功率器件技术的进步，有源电力滤波器开始受到人们的重视。有源电力滤波器相对于无源滤波器被动吸收固定谐波而言，其能动态产生与补偿谐波形状一致、相位相反的电流，以抵消非线性负荷产生的谐波电流，达到抑制谐波的目的。有源电力滤波器响应速度快，能实现动态跟踪补偿，滤波效果不受系统参数影响的特点，使其成为抑制电力谐波的良好选择。除此之外，电抗器、电容器等其他静止无功补偿装置也能对谐波起到较好的抑制效果。

结语

尽管电力技术已经能够使电力质量大幅提升，推动我国风电的技术进步，我国风电并网技术依旧不够完善，风力发电缺乏普适性，无法完全应用在全部风电企业中，我国的风力资源十分丰富，风力发电是研究方向首选的发电研究技术，需要各个发电企业共同推进风电技术能力，促进我国的风力发电技术发展。

参考文献：

[1]汤韬.大规模风电场并网影响的研究[D].长沙：湖南大学，2011.

[2]黄永宁，张爽，周建丽，等.风电场风力发电机类型对网侧电能质量特性的影响[J].电力建设，2013，34（5）：99-105.

[3]魏巍，关乃夫，徐冰.风力发电并网技术及电能质量控制[J].吉林电力，2014，42（5）：24-26.