风力发电并网技术及电能质量控制措施王国宏

风力发电并网技术及电能质量控制措施王国宏

王国宏

(身份证号码：15012219831208xxxx)

摘要：近年来，由于风力发电清洁无污染、资源分布广、投资少，引起了广泛的关注，取得了很大的发展。然而，随着风力发电厂容量的增加，其对电网系统的影响更为严重，不容忽视。风电机组并网运行的规模越大，对于电能质量的影响也就越严重，如电压波动和闪变等负面影响。风电机组运行的特性和风力资源的不确定性决定了风电机组的输出功率是不够稳定的，这会对电能质量造成影响。现阶段，我国的风力发电机组通常采用软并网的方式，但仍会在启动时产生极大的冲击电流。如果风速超过切出风速，风机会自动停止运行。如果整个电网的风机同时运行，冲击电流必定会对整个电网造成极大的影响，进而影响到电网电能质量。同时，风机的塔影效应和风速产生变化都会引发风机的波动，而且这种波动处于电压闪变产生的频率范围内，因此，风机运行也会导致电网电能质量的隐患。

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

企业要开展风力发电，必须选择适合企业相关情况的风力发电技术，这直接影响到企业后的电能质量。合适的电网技术系统会影响风力发电机组的发电相位、发电机的电压频率和发电机输出的峰值。发电机组的容量上升对风力发电技术最直接的影响便是并网过程中产生的冲力，并网过程中产生的冲力会使发电机组发电的峰值下降，发电机组的物理元件也会受损，发电机的电机受到阻力会产生摩擦损伤，支撑塔架也容易损坏。由于发电机组的发电系统是各个发电机组电网连接，并网时电网受到的冲击力也会对同一电网下的相关机组都会产生影响，系统的稳定性遭到破坏，发电机组分离。因此一个适合企业的发电并网技术对企业单位有着重要的影响。

同步风力发电机的工作效率高、体积小、结构紧凑、成本低、可靠性高、维护量小，同步发电机的无功功率和有功功率是同时输出的，发电机的转速平稳负载特性强，周波稳定，发电机组发电电能质量高，在风力发电中同步风力发电机的应用十分广泛，几乎大部分企业都拥有同步风力发电机组并网技术。但同步风力发电机并不全是优点，实际进行发电过程中同步风力发电机组对风力的控制较弱，无法形成稳定的电机运转，转子转矩上下波动，不能控制在一定的参数范围内，进行各个发电机的并网时，对发电机是有要求的，发电机的频率要与系统频率相同，发电机出口电压与系统电压相同，其最大误差应在百分之五以内，发电机相序与系统相序相同，发电机相位与系统相位相同，但同步发电机组往往无法达到上述的精度标准，会有一些系统误差。并网时，要求操作人员调整发电机组，实现控制发电机组与系统的连接。然而，如果在这个过程中出现错误，由于负载突然变化时转子的惯性，旋转角度可能不会立即稳定在新的值上，并且在新的稳定值周围会有几个摆动。这是同步风力发电机组容易出现的问题，但这些问题可以通过技术来解决。

与同步风机相比，具有与同步风机相同转速标准的异步风机具有明显的优势，如对风机调速精度要求较同步风机低、无同步或连续运行等。操作发电设备时设备运行，速度要求较高。潜在条件。异步风力机控制力小，运行不复杂。由异步风力机组成的风力机只需调整一个重要参数即可实现发电控制。通过简单的控制，异步风力机并网后运行稳定，不失同步。异步风力发电机的优点在于异步风力发电机能够稳定运行，并且稳定性十分可靠，几乎不会出现问题，但异步风力发电机还是存在缺点的，工作人员在执行发电机组的并网操作时，如果操作不当会产生大电流冲击电网，电网的电压降低，系统运行失衡，稳定性降低。与同步风力发电机组可产生无功功率不同，异步风力发电机组产生无功功率，需要进行外部人工手动补偿。在系统频率不断升高并达到峰值时，机组的同步转速也会加快，电动机的转动状态改变会影响电能的产生，系统的频率下降，电网上的负荷加重等都会影响电网的运行。因此，在异步风力发电机的运行期间都要有工作人员在旁了解运行状态。

2风力发电并网技术和电能质量控制的有效对策

2.1完善风电信息分析工作，强化并网管理

针对风电并网工作，要建立风电信息统计分析平台，为公司和政府提供信息服务。建立风电信息统计分析平台，形成涵盖风电规划、前期、建设、并网、运行等全过程的信息数据库，为公司及政府部门提供准确、及时、公开、透明的风电信息服务。加强风电接入系统工程管理，保证风电并网送出。按照相关要求，做好风电接入系统管理工作。对于大型风电基地项目，提前开展风电场接入系统和送出工程前期工作;对于地方核准的风电项目，强化年度计划管理。要重点加强风电并网管理，加快研究制定并网检测等配套规定，建立强制性入网认证和并网检测制度。加快风电并网检测能根据相关要求，做好风电接入系统的管理工作。对于大型风电基地项目，应提前开展风电场接入系统和交付项目的前期工作；对于地方批准的风电项目，应加强年度计划管理。重点加强风电一体化管理，加快研究制定并网检测等配套规定，建立强制性并网认证和并网检测系统。加快建设风电并网检测能力，增加检测设备，组建检测人员，满足大规模并网检测的需要。通过进一步加强风电运行管理，加快风电预测功能建设，风电调度方案管理，加快建立风电场方案申报评估机制。力建设，增加测试设备，建设测试人才队伍，适应大规模并网检测需求。通过进一步加强风电运行管理，加快风电功率预测功能建设、风电调度计划管理，加快建立风电场计划申报考核机制。

2.2提升设备可靠性，优化机组设计

对于发电业务，除了要关注设备本身的问题，更希望的是把发电厂中的风力发电机组、输电线路、SVG、变电设备等各个环节连在一起，从系统的角度来看，而对于设备厂商，比如风机，是一个相对独立、完整系统，但从我们的角度，却是整体的一环。可靠性管理的重点是相同和不同的。无论是设备的可靠性，还是系统的可靠性，还是从技术和管理两个层面上，综合考虑如何实现真正的可靠性。为了在现有风电场投资经济模式下实现风电场的预期收益，需要使用大兆瓦、高效率、小体积、低重量、易于运输和提升的安全风电机组，以实现增加总投资的目标。建设风电场，降低发电成本。同时，技术路线的多样化也可以促进风电机组的技术进步，绿色制造也是风电开发建设需要考虑的关键问题。

总体来看，未来风电行业的技术发力点集中在以下方面:增大风电机组的单机容量;提高叶轮的捕风能力;提高风能转换效率;提高机组及部件质量;增强机组运输、安装便捷性;增强机组环境适应性等，相关风电企业要进一步提升设备可靠性，研究机组优化的有效措施，促进整体风电机组工作效率的提升。

2.3做好谐波抑制措施

在并网风力发电中，为了提高电能质量控制的效果，可以组合一组静止无功补偿装置，有效地抑制谐波危害。该补偿装置由多个可切换电容器、电抗器和谐波滤波装置组成。该设备最重要的特点是响应速度非常快。对于变化的无功功率，可以实现实时跟踪。针对风速不稳定引起的电压变化，可以实现有效的调节，实现有效的谐波滤波，提高电网的整体供电质量。

结束语

综上所述，随着科学技术的进步，新能源的开发也在逐步发展，风力发电技术也得到了广泛的应用。在风力发电中，随着机组并网容量的增加，电网的电能质量也将产生更深远的影响。然而，由于谐波、电压闪变和波动等因素的存在，风力发电过程中的电能质量一直无法达到理想状态。所以，为了能够有效提高风力发电的效率，使并网冲击与电力谐波得到减小，从实质上提升功率因素是当今时代我国应重点研究的风力发电领域的问题之一。只有使这些问题得到有效的解决，才能使风力发电的效能充分地体现出来。为了使风力发电并网技术的的稳定性以及安全性得到有效的提高，应进一步加强技术的研究，使电压波动与闪变、谐波等问题得到有效处理，进一步保证电能质量，使整个发电系统得到稳定运行。

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