风力发电并网技术及电能质量控制对策

风力发电并网技术及电能质量控制对策

要华林

山西省工业设备安装集团有限公司，山西 太原 030000

摘要：风力发电设备占地面积大，也是影响居民的正常生活关键。为了减少风力发电对居民的影响，大多数风力发电都建在人口稀少的地区，充分利用风力发电资源并将其转化为适当的电能，以促进中国风能网络的完善。然而，风力发电并是很不稳定，很容易受到外界因素的干扰和影响。为了提高风力发电的稳定性和风能的质量，加强风力发电组合技术的应用已成为可再生能源系统建设的重要组成部分，并进一步促进了中国能源结构的优化和改善。

关键词：风力发电；并网技术；电能质量；控制对策

引言

目前，随着我国发电技术的不断的进步，自然能源能够得到有效利用并充分的转化为电能，最终实现能源的可再生资源。其中发电包括各种发电技术，如热能发电、水力发电和风力发电。对于风力发电是中国应用最广泛的发电技术之一，风力发电具有很强的可用性。为了充分利用风力发电，中国迅速发展了风力发电技术，对推动风电机组建设发挥了重要作用，对整个中国电网技术体系产生了积极的影响。风力发电容易受到各种外部自然因素的影响。随机性的风力发电是影响发电的主要因素之一。因此，有必要加强对风力发电技术相关问题的分析和研究，选择合理的方法解决其专业性技术问题，进一步提高风力发电的能源质量。

1风力发电并网技术

1.1 同步风力发电机组的并网

对于同步发电机，它不仅可以输出有功功率，还可以提供无功功率。与此同时，其循环周期来说是相对稳定的，而且其电能的性能质量得到保证。因此，它被广泛应用于能源系统中。目前的风力发电技术的主要问题是风力发电并网技术与同步发电机组的有效集成，可以使用两种网络并网技术。

1.1.1 交流连接方式

大多数同步发电机组在并网前不与系统同步，因此并网期间必须进行整步及整同步运行，以有效的降低冲击电流和转矩，降低电压，保持角速度和相位与系统一致性。理想情况下，并网时，电磁转矩和发电机定子电流为零。然而，整个步进操作通常需要2~4分钟才能完成励磁电压、相角和角速度的设置。如果系统电压和频率变化的很快，整个步进时间需要很长，并且风力发电机组的功率不是很稳定，则很难使整个步进几乎同步。事实上，实现非常理想的网络并网条件几乎是困难的。通常会有一定的偏差出现，因此会有一定的脉冲流需要控制在合理的区域内。

1.1.2 交-直-交连接方式

该网络并联模式必须将交流电转换为整流电，然后使用逆变器将其转换为与系统频率对应的交流电。然而实际上，这一过程对逆变器的要求是很高的，难以对其进行精准你的控制，增加了成本投入。与此同时，逆变器的工作过程影响着系统产生电能的性能质量。因此，其适用性也相对较差，该技术可用于小型同步发电机组中。

1.2异步风力发电机组的并网

在异步风力发电机组运行期间，负载设置主要取决于转差率进行精确控制的，因此，与同步风力发电机组相比，该装置的速度控制精度相对来说较低。在并网过程中，只要速度几乎与同步速度相同，并且不使用整步操作或同步设备，就可以执行并网操作。简单控制器已发展成为异步发电机的最大优势。电源连接后，可避免阶跃或振动，实现稳定、安全、可靠的运行。然而实际上，它也有很多的缺点。如果直接并网到电网，很可能产生较大的冲击功率，导致电压下降，对系统的安全运行产生不利的影响；与此同时，由于系统没有无功功率，必须实施无功功率补偿；系统电压过高，磁路饱和，无功励磁电流增大，定子过载，端部功率程因数的迅速下降；除此之外，不稳定系统的频率上升过快。当同步转速增加时，异步发电机将处于过载状态。当频率降低时，很容易导致异步发电机电流的突然增加，导致过载。为了确保风力发电机组的安全稳定运行，有必要对其进行严格监控，并采取有针对性的对策。

2风力发电并网对电网电能质量产生的影响

2.1对电网频率的影响

在操作传统电力能源系统时，频率异常的概率非常低。根据改变光伏频率的相应联网数据，即使光伏电站的容量较小，也可以在不受电网频率限制的情况下开启多个机组。如果风力发电在整个电网中的比例由于风力发电组的随机性能而逐渐增加，整个电网的频率可能会波动，这将对电力能源使用者或整个电网的正常运行产生不利影响。根据相关实验数据表明，在设计风电功率波动对电网频率的评估模型后可以得出结论，0.01~1.0Hz的功率波动状况对整个电网的影响最大。

2.2对电网谐波的影响

我国新能源的并网主要以光伏电站和风电场为主，其对谐波的影响如下：（1）在并网光伏发电厂运行期间，照明的变化将导致光伏发电厂输出的波动和间歇性变化，从而导致谐波污染。（2）风电场的网络谐波主要来自电子功率单元的谐振、并联风电场补偿电容器和线路响应。

3风力发电并网技术与电能质量控制策略

3.1加强风力发电机组设备的更新和管理，优化机组的设计

对于风力发电机组而言，风力发电机组的管理和优化设计是影响风力发电质量的直接因素。为了能够解决风力发电机组并联技术存在的问题，加强电力性能质量控制，必须重视风电机组的更新管理和优化建设。实现电厂风机、输电线路、SVG和变电站的协调统一，确保风力发电厂运行的稳定性和效率，加强设备和技术的有效结合，做好电力性能的控制工作。

3.2做好相应的电网信息分析工作，注重谐波抑制措施落实

为了能够加强风力发电并网技术的应用和电能质量的控制，需要提高电力系统的信息化水平，为风力发电信息系统的开发创造完善的平台，对信息数据进行整理和汇总，如风能的早期规划、建设、并网运行以及后续维护和现代化建设工作，为能源公司和相关部门提供准确的信息和数据服务。与此同时，应该确保风能接入的效率和安全性。在风力发电机组并网技术的应用中，静态无功补偿装置用于抑制谐波，监测风力发电的稳定性，充分滤除谐波，保证风力发电的供电稳定性和安全性。

3.3注重技术人员专业素质的培养，提升技术人员的专业水平

电网技术人员的专业素质和业务能力也是影响电能质量控制效果的重要因素。为了加强电力企业的电能质量控制，非常有必要为风力发电机组并联技术领域的员工提供专业的技术培训，定期的组织和开展各种理论培训活动，并且提高对应的技术人员的技术能力水平。与此同时，还要增强员工的实际动手的操作能力，识别和修复不同发电厂的故障和不足，提高员工的技术和业务能力，加强风力发电机组并网技术的开发和应用，为中国清洁能源生产做出贡献。

3.4强化电网故障诊断工作，保证风力发电能源的质量提升

风力发电系统较为脆弱，对于外界环境因素的影响缺少一定的抵抗性，极易发生各种损坏和故障，尤其是风机叶片经常发生各种故障。为此，需要强化电网的故障诊断工作，做好相应的监管和维护工作，安排充足的巡检工作人员对电网运行状况进行监督，对风机叶片的故障进行及时地分类、判断和处理记录等，为风力发电系统的运行提供充足的技术支持。

4 结语

风力发电并网技术的应用是能源结构优化调整的必然趋势，也是可持续发展的重要举措，为了保证风力发电能源的质量以及电力运输的稳定性，就需要做好相应的发电机组和设备的优化管理，注重谐波抑制和电网信息分析，提升技术人员的专业水平，加强电网故障诊断，全面提升风力发电能源的质量。

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