风力发电电能质量问题及治理措施浅析

风力发电电能质量问题及治理措施浅析

刘子源

国投广西新能源发展有限公司，广西钦州市，535000

摘要：随着新能源技术的快速发展，风能是一种新的技术，对提高环境质量与社会效益有着很大的影响。社会和国民经济的持续增长，电力资源的需求正在规模迅速增加的同时显示了安全需求和可持续发展需求的基本特征。研究人员提出的通过加强对产品装备特点的技术研究，完善风力发电机组电能品质控制器，并进行对风力发电系统的谐波控制等技术措施，对于风能发电企业更好地解决发电产品中的电能品质问题进行了进一步探讨。

关键词：风力发电；电能质量；存在问题；解决对策

引言

风能作为清洁环保的可再生能源，越来越得到人们的重视。由于风能因具有不可调度性、随机性、间歇性等缺点，随着风电场建设规模及风电机组单机容量的增大，在风电运行过程中给电力系统带来电能质量问题。笔者将对电能质量问题及治理设备进行分析研究，为进一步的电能质量治理数据分析提供理论基础。

1风能发电的优势

（1）清洁环保。相比化石能源和核能，风能发电不产生二氧化碳、硫化物、氮氧化物等污染物，对环境无害，不会导致全球变暖和气候变化。（2）资源充足。风能是一种无限可再生的能源，因为地球表面始终存在风。与不可再生的化石能源相比，风能不会因为资源枯竭而被耗尽。（3）可在广泛地区使用。风能可以在陆地和海上应用，在世界各地都可以获得。这是与太阳能、水能等其他可再生能源相比的一大优势。（4）随着技术进步成本降低。随着技术的不断革新和推广，风能发电设备的成本正在逐渐降低，同时效率也在不断提高，使风能发电成为一个越来越便宜和可行的清洁能源选择。（5）强度可调节。风能近年来经过技术的改进，现在已经可以实现风速变化时转子叶片的自动调节。这使得风能发电可以根据需求灵活地调整能量输出，而不会浪费能源。

2风力发电中电能质量问题

2.1电压越限

电压越限是节点电压在长时间尺度内偏离额定值的电压质量问题，根据偏离值正负又可以细分为欠电压问题与过电压问题。欠电压问题会造成用电设备不能正常工作，如电机堵转不能正常启动；过电压问题则会破坏设备的绝缘，损害用电设备。在新能源配电网中，电压越限问题的原因主要是光伏出力的时间特性，以及高阻感比线路和长配电馈线，长配电馈线沿线并入大量分布式光伏电源，在白天光伏出力高时，线路潮流倒送，电压沿着馈线方向逐级递增，造成线路末端节点高电压越限。而在夜间光伏不出力，长馈线潮流正常分布，电压大小沿着馈线方向逐级递减[20]，造成线路末端节点低电压越限。

2.2电压偏差及电压波动

在风力发电供电系统运行过程中极易出现电压偏差问题，即理论偏差与实际偏差相差较大，无法从根本上保障电力传输水平。在风力发电并网工作开展期间，虽然借助并网电容装置补偿可以进行电压调节，但电容器在切换过程中也会出现卡顿情况，对电力资源整体传输水平造成严重不利影响。由于发电机组在实际运行期间的出力及复合作用始终处于变化范围内，在受压力偏差及压力波动作用的影响下，也会极大程度提升电网运行期间的误差性。引发电压偏差及电压波动的原因主要为风力变化。在风力变化期间，风速也会随之发生变化，风力发电机组在启动、停机运行期间，也会使电压波动更加明显。

3风力发电电能质量治理措施

3.1做好功能设备的系统应用

风能发电企业要善于通过在发电网中引进功能型装置，以此来减少有害杂波对整个风能发电网、发电机组和装置的危害，从而提高风能发电网整体运行稳定性和电力能源品质。如果风力发电企业要进行有源滤波器在发电网的运用工作，通常就应该采取有源滤波器的设计方法，通过使用由电力晶体管数量和可关断晶闸管组成复杂的功能形象装置，具有对整个电力网中负载电流进行补偿的功能，并且有缘利用该滤光器中的电子元器件和调控开关具备自主调节电流和快速转换的功能，即可通过直接向电力网中注入电流负荷以达到对畸变校正电流的有效干预，从而实现在整个电力网中仅给负荷提供正弦的基波电流，从而提高了风力发电网质量的稳定性。在发电机组密集、负荷量很大的地方接入系统的有源滤波器装置要注重实用性和反应能力，要对整套网络系统中的电压波形大、闪变频度高、补偿率高、容量大等特定状况进行正确而有效的反映，以发挥对风力机组和网络压力波形的有效调控功能，从而达到对整体电力网路保持电压稳定和提高电力品质的重要价值。动态电网恢复器是风力发电机组与电力网安全运行的关键功能型装置，其运行基本原理是通过各种储能单位、补偿设备、转换装置的联合工作，在微秒量级的反应时间内正确判别发电机组与网络中存在的压力差过大、电力供应不足的问题，从而根据转换装置的工作方向将储能单元所储备的电能投入网络中，在非常短的时间内完成了整个系统的动态调节与电力品质提升，从而有效解决并克服了在风力发电中的电压问题、谐波和动态电网安全问题。

3.2做好风力发电网络的谐波抑制

风能发电公司能够利用火电系统中的采用静态无功补偿器作为有效控制发电系统中出现的有害谐波的重要手段，并且能够通过并网调整、系统改造的手段对风力发网等设备的重要环节安装静态无功补偿器，较多的实现电抗器、过滤器、电容等设备运转时的谐波控制作用，对风能机组的各种故障引起的谐波进行有效而及时的反应。发电公司要重视对静态无功补偿器的工作情况判别和数据解读，利用反馈的信息和数据有效地判断风力机组的工作情况和自然环境特征，用较静态的手段完成对整个风力发电系统整体上的无功补偿工作，在不增添整体风力发电网络结构层次变化的前提上，在保持整体电力网电压波动状态的同时，通过对产生剧烈振动的高频系统谐波电流进行消除和控制，以达到与整体线路输送电压的平衡，从而提高了整体风力发电系统功率供给的可靠性和效率。

3.3统一风力发电机组电能质量控制器

风机组还需要在整个系统上进行电能品质的统一管理，这样就可以在系统局部的大区域内构建起优化电能品质、有效进行电能生产控制的技术手段和系统基础设施。有了统一的电能品质控制器风力机组，才能做到对额定电流的合理补偿，从而减少了杂波对风力机组的危害程度。从系统功能上来看，统一的风力机组通过电能品质控制器可以予以综合补偿类装置，这样就能够采用并联补偿与并联补偿相结合的方法，实现对风力机组、并网装置、供电用户的差异化、综合性补偿，尤其对风能运行网络与供电系统所产生的谐波传动冲击更具有优异的适应性，从而可以提升整体风能运行平台的电能稳定性。

结束语

综上所述，风能发电技术已经在当今的经济社会生活中占有十分关键的地位，它在风电领域中所占据的比重已经明显提高，对于世界能源格局的改变也具有非常积极的意义，但在发电系统中，通过何种手段可以进一步地改善对风力的有效利用，从而提升风能发电系统的效率与运转质量，以及降低对高频噪声的不良作用已经是我们越来越重视的课题，也就对电力系统运行的稳定性提出了越来越高的要求，而风能发电并网技术正是十分关键的一种技术发展趋势。

参考文献

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