浅析风力发电并网技术及电能控制

浅析风力发电并网技术及电能控制

白秋双

大唐新疆发电有限公司 新疆哈密市 839000

摘要：在电力事业快速发展中，重视风力发电并网技术的应用，可实现对风力资源的有效开发与运用，践行环境保护理念的同时提升电能质量。现阶段，我国风力发电机组并网运行模式主要为软并网模式，其在启动时会产生较大的冲击电流，对电网系统的稳定运行产生不利影响，进而影响电能质量。基于此，应梳理风力发电并网技术，着重分析电能质量控制策略。

关键词：风力发电；并网技术；电能控制

1 风力发电并网的重要性

传统发电模式主要将热能转变为电能，但在能量转变过程中，对环境造成了严重的破坏，而且污染处理成本较高。风力资源为绿色可再生资源，其在转变电能过程中，不会产生任何污染物质，切实实现绿色环保目标，实现我国经济绿色可持续发展。现阶段，我国重视风能资源的开发，风力发电厂规模不断扩大，风力发电量逐渐增加，满足人们的用电需求。为了推进风力发电的快速发展，应重视风电并网技术的发展，实现离网型风电形式优势充分发挥的目的。相比较于传统火力发电，风力发电技术具有众多优势，主要包含施工周期较短、占地面积较少、污染物排放较少，对推动智能化电网管理有积极意义。风力发电并网技术可实现电能的充分利用，并提高洁净能源的运用价值。

2 风力发电并网技术

2.1 同步风电机组并网技术

同步风电机组，即是同步电机与风电机组结合产生的，在机组运行时既可保证有功功率输出还能提供无功功率，并且还能有效地确保电能质量，因此在我国风电系统中应用越来越广泛。目前，我国很多专家正在深入研究同步发电机与风力发电机的有机融合方法。一般来说，风速波动较大会导致转子转矩发生波动，无法满足机组并网调速精度。在融合同步发电机、风力发电机以后，如果未对以上问题进行充分考虑，尤其是在较大荷载条件下，电力系统极易发生无功振荡现象或者失步现象。以上问题导致同步风电机组广泛运用受到影响，随着变频器装置广泛的运用，该问题得到了有效解决。

2.2 异步并网技术

异步并网技术就是首先将异步发电动力机组与风力发电机组结合，再使之依据统一步调运转。该技术相对同步并网技术，所受的限制要小很多，必须保证风力发电并网调速精准性，只要发电转子运转时风力发电并网调速一部发电机转速保持一定程度的协调即可。采用异步发电机方式，能够有效防止系统中设置过于复杂的问题，同时，并网过程中也不会出现无振荡或失步问题，所以整体的状态能够保持较高的平稳性。但是，就当前的实际状况来看，采用异步并网技术的不足是显著的。异步并网容易导致并网中因为冲击电流过大、电压降低等原因，使得整个发电机组的稳定性受到较大影响，特别是不稳定系统频率值大幅下降，使得异步发电机电流显著升高。所以，选择异步并网技术，一方面要做好相关准备工作；另一方面，要妥善维持异步风力发电机组的稳定性。

3 风能质量控制策略

3.1 对机组设计进行改进

针对风力发电，不但要高度重视风力发电机设备自身问题，而且需要有效连接不同环节，包括变电设备、SVG、输电线路、风力发电机组等。从设备生产商角度来说，风机是一个完整、独立的系统，而从人们大众角度来说，风电机组是整体系统中的一部分，不管是系统的可靠性还是设备的可靠性，均需要考虑管理层面与技术层面，应从整体角度来考虑采取何种措施方可保证可靠性。为确保风电场预期收益目的的实现，在当前风电场投资经济模型中选用的风电机组一定要便于运输、自重轻、体积小、效率高、安全吊装。在无需增加额外的风电场投资条件下，便能够对用电成本进行有效降低，对发电量进行有效提高。与此同时，随着技术路线变得越来越多样化，对风电机组技术起到有效推动作用。综上，针对我国风电行业未来发展，需要高度重视:一是提高风能转化率；二是提高风电机组单机容量；三是提高机组环境适应力；四是提高叶轮捕风能力。作为风电公司，对机组设计进行改进，提高设备的可靠性。

3.2 电压波动以及闪变抑制

在风力发电并网中，抑制电压波动以及闪变是控制电能质量的重要措施之一。因此可在电力系统运行中添加有源电力滤波设备、动态电压恢复设备，其中前者可实现对电压闪变现象的控制，后者实现对电压波动的控制。有源电力滤波设备可对负荷电流波动时产生的无功电流进行补偿。在电力滤波设备中放置具有关断功能的电子器件，可实现对系统电源的有效替换，并将畸变电流向电压负荷输送，促使电力系统向负荷输送加正弦基波，保障电能的质量。在电力系统中运用有源电力滤波设备，凸显其诸多优势，即闪变补偿率高、电压波动范围大，进而保障电力系统稳定运行。动态电压恢复设备可实现对电压快速变化进行有功、无功功率的补偿。在功率补偿装置中，具有储能单元的补偿装置发挥着无功补偿装置不可比拟的作用，其可实现对电能质量的有效提升。在动态电压恢复器内设置储能单元，其可实现对负荷电压的实时补偿，明确解决电力系统中电压波动问题，增强电能质量控制水平。在电压波动抑制中，动态电压恢复设备发挥着至关重要的作用。

3.3 并网谐波控制

为了更有效地避免风电并网造成的电能质量下降，要针对性地采取相应的措施尽量控制电能质量，而当前的主要方法就是抑制谐波。具体来说，就是通过向系统增加静止无功补偿设备，然后，根据无功功率有无发生变化作为判断标准，对无功功率的展开有效的跟踪。这样的一种方式不但具有很高的准确率，而且还有很快的反应速度。此外，通过增加静止无功补偿设备，还可以对电压的稳定性起到有效的控制效果。比如，当风速波动不稳的时候，电压就会出现电压稳定性的波动，这样就能够达到消除谐波的目的，从而最大程度地降低风力发电并网对电网质量的影响。

3.4 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。企业还要为相关工作人员提供较多的技术交流机会，进一步实现技术的优化与创新，为电力生产与运行维护提供较大的力量作为支撑。

3.5 实现电网智能化发展

风电并网对电力系统产生的冲击较大，为了降低冲击力度，应在电网设计过程中，重视风力发电机组的影响，避免继电保护装置产生误动现象，严重影响电网运行的稳定性。另外，在风力发电机组融入电网的同时，将智能化设备融入，能够有效解决电压闪变、谐波等问题，实现电网的稳定运行。在电力事业快速发展中，电网智能化为主流方向，其有助于实现电能的高效输送，降低窝电现象的发生率，平衡各地区电能需求量，实现电能资源的充分利用，降低社会资源的浪费率。

4 结束语

综上所述，在未来我国电力生产中，风力发电并网技术是一种重要的技术模式，通过运用风力发电并网技术，能够有效改进与优化其他相关技术的运用。在运用风力发电并网技术过程中，相关部门需要对风力发电并网技术进行不断完善，同时对设备质量进行不断提高，进而有效提高风电的电能质量。本文对风力发电并网技术与电能质量控制要点进行了深入研究，以期加深人们对风力发电并网技术的了解与认识。

参考文献：

[1]王磊.浅析风力发电并网技术及电能控制[J].中国设备工程,2021(15):187-188.

[2]林涛.风力发电并网技术与电能质量控制要点探讨[J].产业与科技论坛,2021,20(05):33-34.

[3]关小明.风力发电并网技术及电能质量控制研究[J].科技风,2020(22):143.