风力发电与并网技术分析

风力发电与并网技术分析

张琨

新疆新能源研究院有限责任公司 新疆 乌鲁木齐 830026

摘要：近年来，在国家绿色发展战略的支持推动下，我国关于风电能源的技术越来越成熟，风力发电装机总量以及并网规模逐年上升，为我国的工农业生产、居民生活提供了更多的电能。由于风力发电并网涉及很多方面的内容，因此，需要根据风电新能源的特点，采取相应的技术措施，改善并网性能，提高供电质量，优化我国的电力供应结构。

关键词：风力发电；并网；技术

引言

风力发电并网技术是将风能转化为电能、持续稳定高效发电的核心技术，系统结构复杂，主要技术包括同步发电机组并网技术、异步发电机组并网技术和变速恒频风力发电机组并网技术，对于风力资源的最大化开发利用起到了重要作用。然而在风力发电过程中容易受到外界风速、配电变压器安装位置等因素的制约，导致电能质量下降，影响供电稳定性。对此，必须切实加强电能质量控制，确保风力发电系统安全可靠运行，从而更好地为广大用户提供电力服务。

1光伏发电并网技术及系统概述

1.1光伏发电并网技术

光伏发电并网技术主要指将太阳能与电能进行有效连接，促使光伏发电与并网技术相互融合，以此为电力系统提供有功功率、无功功率，进而将太阳能资源转化为电能资源。分析光伏发电并网技术可知，可以依托变压器促使电能资源和电网电压之间相互一致，促使电压可以在电力系统中正常输送。在光伏发电中，主要是运用电网进行电能供给。

1.2光伏发电并网系统

光伏发电并网系统包含控制器、逆变器、储能装置、继电保护装置、配电柜、太阳能光伏列阵等。该系统核心装置为太阳能光伏阵列，主要由太阳能光伏电池串并联而成。从以往光伏电池原材料看，主要以硅为主，将其作为衬底使用，不但损耗大，而且成本较高。为此，可以对光伏电池进行改造，引入薄膜电池和晶体硅，这样不仅可以降低损耗，同时也可以进一步提高光伏转化效率。在最大功率点装置作用下，可以实现对太阳能源的高效利用，确保光伏阵列运行时始终输出最大功率。储能装置可以良好控制电能，如果太阳能源较为充足，则可以借助储能装置收集多余电能并进行储存；如果太阳能源不足，则可以利用逆变器释放出储存的电能，从而更好推动发电系统稳定运行。此外，在逆变器作用下，还能够实现直流电和交流电之间的转化，而后借助变压器可将其转化为标准交流电压和频率，满足人们日常的使用需求。光伏发电并网系统中包含较多子系统，如直流配电子系统、光伏模块子系统、逆变器并网子系统等。在众多子系统中，最为关键的就是逆变并网子系统，在该系统作用下，可以借助升压变压器，促使系统中的低压三相交流电实现电能并网转换。除此之外，光伏发电并网系统还有升压系统。在增压系统中的升压变压器作用下，能够实现对电网电压的转换，使其成为交流额定电压，满足正常使用。在实际选用过程中，需要结合实际发电量决定升压变压器变比及类型。通常情况下，箱型干式变压器可以达到正常使用要求。分析升压变电站应用原理可知，主要应用了分层设计方法，其中上层是逆变工作室，主要负责监测逆变器，而下层为配电工作室。同时，还配有高压进线柜、低压进线柜，前者一般优先选用中置式空气绝缘开关柜，后者则建议选用低压抽出式开关柜。为保证系统良好运行，系统借助计算机网络进行监测，以获得温度、电流、线路电压、频率等信息，进而合理控制升压系统。

2风力发电并网技术的主要类型

2.1同步发电机组并网技术

同步发电机组并网技术将多个风力发电机组连接到电网中，实现并行运行和共享负荷的技术。可以实现风力发电机组与电网的紧密协调，是一种比较成熟的并网技术。电力系统调度控制中心依托信息化技术手段对风力发电机组的运行数据进行采集和分析，实时监测风力发电机组的运行状态、接收调度指令，合理分配功率和负荷，实现各个风力发电机组的最佳运行状态，提高整体发电效率，确保电力系统的稳定运行。同时，同步发电机组并网技术的应用还能对并联发电机组进行有力保护，任意一个发电机组出现故障时，都可以及时切断系统与该发电机组的联系，确保其他发电机组的正常运转。在运用同步发电机组并网技术时，要提前检查风力发电机组与电网的相序、电压、频率、相位，必须保证满足并网条件，即上述数据完全相同，或是除相序外的数据差值在允许范围内，否则在开关的两端会产生明显的电压差，当开关闭合以后，风力发电机组和电网组成的电路中会出现冲击电流。一旦电流强度超过风力发电机组的最大承受值，就会迅速破坏风力发电机组的部件，给电网运行埋下安全隐患。

2.2变速恒频风力发电机组并网技术

按照风力资源最大化应用的原则，变速恒频风力发电机组并网技术更具应用价值。这是因为此项技术可以使风力机的转速处于比较稳定和较大的状态，风能利用系数及风力发电机组的输出功率达到最高，所以需要严格控制风力发电机组的功率输出，以达到风力发电机组最佳效率运行的目的，发挥变速恒频风力发电机组并网技术的优势。变速恒频风力发电机组并网技术的应用可以彻底消除冲击电流，动态调节风力机、发电机的转速，采用阻抗匹配和功率跟踪反馈的方式，还能进一步提高风力发电机组的运行效率，持续稳定地向电网输送高质量电能，因而备受青睐。

2.3PWM控制技术

PWM控制技术是一种通过调整输出脉冲宽度来控制电压或电流的技术，PWM控制技术在光伏发电系统中主要用于逆变器控制，将光伏电池板产生的直流电转换为电网所需的交流电。PWM控制技术通过调整输出脉冲的宽度来控制输出电压或电流的大小，通过控制脉冲的宽度，可以实现对输出电压的精确调节。

3完善风电并网性能的措施

3.1加强电力项目工程管理

风电能源项目的建设要求很高，建设时需要综合考虑实际情况，做好质量控制。例如，风机塔筒、叶片等质量要达标。加强安全管理，尤其是风电设备运输过程中的安全防护措施要到位。由于风电项目建设是个动态过程，即便做好了规划和预算，在具体实施过程中也会出现一些突发状况，影响建设进度。因此，在项目建设过程中，要成立应急管理小组，对于出现的新问题要及时查找根源，提出解决对策，确保项目工程能够在保证质量的基础上安全进行。

3.2技术创新与进步

现有的太阳能电池技术将不断得以改进，以提高转换效率，新型太阳能电池，如钙钛矿太阳能电池和多结构太阳能电池，会进一步推动效率的提高。薄膜太阳能电池具有轻质、柔性和生产成本低等优势，未来有可能成为主流，有助于光伏系统应用于更广泛的应用场景中。光伏板将逐渐融入建筑材料中，例如窗户和外墙，使建筑物能够自行发电，从而减少对传统电网的依赖。光伏系统与储能技术的结合将变得更加普遍，新一代储能技术将会提供更大的存储容量和更高的效率，便于在夜间或多云天气中也能继续供电。

结束语

风电新能源是我国近年来发展较快的清洁能源之一，为我国的电力供应发挥了重要的作用。但是由于风能的不确定性以及储存难的特点，加上并网过程中的一些问题，导致风电能源的利用率未实现最大化。未来需要加大科研力度，加强对遥感及计算机技术的应用，并积极应用大数据及人工智能技术，提高对风电功率预测的精度，同时还需要加大对分散式发电系统的开发，可以实现边远地区就近供电，减少长距离输电的投资成本。

参考文献

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