风力发电并网技术与电能质量控制分析

风力发电并网技术与电能质量控制分析

曲立辉

河北龙源风力发电有限公司，河北省承德市067000

摘要:随着各种新能源发电技术的不断发展沉淀，尤其是风力发电也从配角向主角发展，从地方电网，区域电网一步一步地扩大到主网。风电场内部故障或者就近电网的短路故障引起的系统电压波动，将导致机组的脱网。随着风电占比的增加，这种影响也随之越来越严重。如果任由其发展这必将导致当地电网解体。尤其是应对低电压穿越和高电压穿越，因此，供用电品质补偿系统的应用就具有十分重要的意义。

关键词：风力发电；并网；电能；质量控制

引言

为了降低风力发电对周边环境造成的不良干扰，许多风力发电厂都会建立在人烟稀少的偏远地区，既能够降低风力发电对居民生活的干扰，也能够更好的保障风能获取量，使更多的风力能源转化为电能。但是在这样的过程中，就会导致风力发电管理难度增加，稳定性上会受到许多自然因素的干扰。所以，为了保障风力发电的稳定性，提高风力发电效益，就必须对风电并网技术的应用进行不断完善，以此来保障风力发电质量，为我国能源结构优化做出贡献。

1风力发电并网技术

风力发电并网技术包括同步风力发电机组并网技术和异步风力发电机组并网技术。同步风力发电机组并网技术是指风力发电机和同步发电机功能融合在同步运行的状态下，不仅可以同时输出有功功率，也可以为发电机组提供无功功率，这样可以使整个系统保持良好的稳定状态，在一定程度上优化电能质量。在我国电力系统中，许多电力系统多选择使用了同步发电机组。异步风力发电机组是指风力发电机与异步风力发电机进行功能上的结合。该机组体系不会对异步风力发电机有过高的精密度要求，只需要保障发电机转速与同步转速尽可能保持一致即可，而且异步风力发电机相关的管理装置也较为简便，实现并网后，整个体系运行状态比较可靠。但是异步风力发电机组并网存在着一定的技术缺陷，例如并网之后会面临较大的冲击，电流影响竟然导致电力运行可能存在安全隐患。

2风电并网对电网质量的影响

2.1电网谐波

能够带来电网谐波影响的主要是来自新能源并网体系当中，例如光伏发电站和风力发电站。具体而言，电网谐波所造成的影响表现如下：一是在并网光伏电站运行的过程中，太阳光照发生变化时，就会导致光伏电站输出功率同步出现谐波间歇变化，导致谐波污染；二是风力发电厂内并网谐波主要来自风力发电机组中的电子装置，风力电场中并联补偿电容器以及线路电抗谐振作用。

2.2电网频率

在传统电力生产系统内生产运行的过程中，很少会出现频率异常的状况。多年来，根据对并网光伏频率变化数据收集可以发现，即便是在光伏发电站容量不高的状态下时，也可以同时允许多台机组投切，而不会受到电网频率受限的影响。但是在风力发电站内发电的容量占整个电网总量比例不断提高的过程中，整个风力发电机组随机性的影响会变得更为突出，风力发电的随机性就会导致整个风力发电站中的电网系统频率出现严重的波动，进而就会对电网系统的供电能力、用户用电以及整个电网的正常运行带来诸多不良的影响。通过实验操作建立风电功率波动模型，并对电力系统频率进行评估，发现以0.01～1Hz的功率波动会对风力发电电网系统造成最为突出的影响。

3风力发电并网环境下的电能质量控制对策

3.1有效控制闪变和电压波动

在对风力发电进行电能质量控制的过程中，需要注意电网系统中电压闪变所造成的负面影响，可以通过观察负荷电流波动情况来提前做好预防。工作人员根据电流的急剧变化，运用无功电流补偿措施，尽可能降低电压闪变所造成的负面影响，也可以使用有源电力滤波器对电流急剧波动变化进行干预。使用有源电力滤波器最明显的功能价值在于反应迅速、能力突出，能够适应各种类型的风力发电系统，而且可以在风力发电运行的过程中，可以维持整个电网系统的稳定性，使电网系统保持更好的控制效果，实现积极应对电压闪变问题的目的。如果风力发电系统中出现有功功率之中极速波动情况，会导致风力发电系统内出现电压闪变问题。在这样的问题状态下，针对补偿装置进行无功功率补偿能够发挥出良好的质量控制效果，必要的情况下，可以再针对有功功率进行适当的补偿。使用动态电压恢复器通过利用动态电压恢复器中的储能单元功能，将在更短的时间内向整个电网系统内输入电压，这样便可以提高缓解电压波动问题的效率。目前动态电压恢复器已经在风力发电行业内得到了广泛的普及，是当前风力发电电能质量控制过程中最为有效的手段和途径之一。但是无论是遇到怎样的电压闪变状况，都需要及时进行无功综合控制试验以及快速响应试验，通过提高工作的效率，来确定无功补偿控制策略，可以更好地满足解决问题的需求，实现最大功能价值的发挥。在进行试验的过程中，也需要针对SVG装置进行检测，要确保SVG装置能够保持安全稳定的运行状态。

3.2做好谐波控制

控制风电电能质量的策略中最为重要的便是谐波控制。通过对谐波进行控制，能够有效提高风力发电的电能稳定性，也能够更好的保障电能质量。具体措施是通过使用静止无功补偿器来对整个风力发电运行进行控制管理[3-7]。静止无功补偿器是由电抗器、谐波过滤器等构成，这一设备具有突出的优势，不仅反应能力迅速，而且可以实现实时的监测，能够对整个电网系统中的无功功率进行监测管理。静止无功补偿器在风力电网系统的应用过程中，也能够对电网中的电压变化进行智能化的调整，该工作行为会根据静止无功补偿器所获得的实时监测结果来进行，所以对于消除谐波效率而言，会有更为突出的优势，降低了人力工作的压力，可以为风力发电站的电能质量提升做出更大的努力。

3.3设置控制器

风力发电所使用的风能是可再生的绿色资源，所以随着我国不断推进可持续发展理念，使得我国风力发电已经成为国家目前最为重要的扶持项目之一；风力发电厂在建设规模上得到了进一步的拓展，电力事业也凭借风力发电厂的建设迎来了全新的发展格局，而对于风力发电进行质量控制则需要根据风能的特殊性，坚持一切从实际出发的角度，采取有效的质量保障措施，既要保障风力发电的稳定性，也要不断提高风力发电的高效率性。在对风力发电进行质量控制时，必须要使用到相应的控制器，主要针对电能质量进行控制与管理，同时也需要对电压进行适当的补偿，电流要根据实际情况制定出补偿预案。结合这些需求，在进行风力发电场施工建设时，需要设计出综合型的补偿机制以及综合类型的运行管理设备。行业内最为典型的补偿性装置便是统一电能质量方面的设备，这一类装置能够对不同的串联或并联效果进行融合配置，因此便可以实现良好的补偿目的，满足用户不同的供电需求。另一方面，具有统一电能功能的控制器往往技术更为先进，能力更为突出，所以在使用的过程中，我们可以采取谐波补偿的方式，能够进一步提高风力发电的质量。

结束语

在当前的物质生活水平状态下，人们对于电能的依赖性会越来越强，将导致用电量的需求不断增加。为了更好地迎合我国可持续发展战略要求，未来风力发电规模会得到更进一步的推进，而这其中风力发电并网技术所存在的各类问题将成为风力发电规模扩大化进程中的绊脚石，值得业界人士给予充分的重视。要根据目前的技术水平以及问题原因，通过采取设置控制器进行谐波控制以及抑制电压波动与闪变等措施来保障风力发电的质量，推动风力发电并网技术不断优化升级，为国家电力行业发展做出努力。

参考文献：

[1]夏祥武,田梦瑶.风电并网一次调频控制性能研究[J].电气传动,2021,51(05):70-75.

[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]陈美仕.新能源发电并网对电网电能质量的影响研究[J].河南科技,2021,40(04):128-130.