风力发电并网技术及电能质量控制策略

风力发电并网技术及电能质量控制策略

丁国培

国投新疆新能源有限公司 新疆 乌鲁木齐 830000

     摘 要：风力发电是新能源应用的重要体现，风力发电并网技术应用，为风力发电效率提高奠定了基础。风力发电并网技术应用期间，需提高对电能质量控制的重视，及时排除不利因素，保证风力发电系统运行的稳定性与安全性。文章从风力发电并网技术及电能质量控制角度出发，分析了风力发电并网研究的重要性，详细介绍了风力发电并网技术，对风力发电并网技术应用电能质量受到的影响展开分析，制定了完善的电能质量控制策略，为有效发挥风力发电并网技术的应用优势与电能质量的稳定性提供参考。

关键词：风力发电；并网技术；电能质量

1.剖析风力发电并网研究重要性

风力发电改变了热能转变电能的传统发电模式，降低了电能生产过程中对环境的危害，对比传统发电模式，污染处理成本更低。作为典型的绿色可再生资源，在满足发电条件基础上不会产生附加污染物，有效实现生态发展绿色环保目标，为经济与生态环境可持续发展提供助力。目前风力发电技术逐渐成熟，国家对风力发电量的需求也在不断增加以及政府对风能方面资金与技术的侧重，使风力发电厂覆盖规模持续扩大。为了更好地发展风力发电，提高电能的利用效率，应积极采取风电并网技术，通过有效并网处理，打造离网型发展结构，充分发挥出风力发电优势。风力发电厂的建设成本低，施工周期较短，占地面积少，这些都为风力发电电网建设提供了有利条件。风力发电并网技术的应用，为风力电能有效利用奠定了基础，便于深度开发风力洁净能源价值。

2. 风力发电并网技术详细介绍

2.1　同步发电机组并网技术

风力发电中同步发电机组并网技术的应用，能够做到无功功率、有功功率同步实现形成与输出，整体运行周波稳定，有效提高了风力发电电能质量，提高了风力电网终端用电设备的稳定性，维持正常运行的同时保证了风力发电的安全性。同步发电机组并网技术在实际应用中还存在部分薄弱环节，风速控制方面效果不够理想，运行转矩稳定性较差，电力系统应用同步发电机组并网技术期间，系统会受到明显冲击，导致风力发电系统设备损耗增加，寿命缩短。同步发电机组并网技术中还存在精度、转矩不符等现象，电能质量受到直接影响，导致电网电压与系统运行最终电压之间存在差异性。同步发电机组并网技术的应用掌握能力有待提高，若技术控制不到位，将产生无功振荡情况，导致电能质量降低。为了更好地发挥出同步发电机组并网技术应用优势，扩大应用范围，采用变频装置，协调电机与电网关系，进一步提升技术应用与发展速度。

2.2　异步发电机组并网技术

异步发电机组并网技术与同步发电机组并网技术存在差别。高精度机组调速方面，异步发电机组并网技术对高精度机组调速要求严格度不高，并网操作简洁，通过对基本转速和同步转速的控制即可实现。风力发电系统中异步风力发电机组并网技术能够有效提高风力发电系统的稳定性，控制装置复杂度较低。实际应用中存在的难点包括并网技术处理时，电力系统将受到较大冲击，系统的安全性易受到威胁；受磁路饱和现象干扰，励磁电流增加，系统功率出现明显波动。异步发电机组并网技术应用有效性的提高，应妥善了解实际应用难点，在此基础上打造完善的监督体系，实时观察并网运行状态。科学梳理异步发电机组并网技术应用思路，采取有效措施缓解系统冲击电流，提高电力系统运行的稳定性与安全性。

3. 风力发电并网技术应用电能质量受到的影响

3.1　谐波的引入

谐波对于风力发电并网技术的使用具有一定的影响，使用风力发电并网技术时，涉及的逆变器通常会形成谐波；接通风力电源后，开展工作时也会形成谐波。二者均会引入一定量的谐波，对于电网结构的电能质量产生直接影响。受客观因素影响，风力发电并网技术在使用时，多数风力发电机组并网时主要是使用软并网技术，技术应用过程中会形成大量的冲击电流，若外界风速大于切入风速，风机将无法达到额定运行状态，对使用风力发电并网技术的电网供电质量影响较为严重。

3.2　电压闪变与波动

风力发电并网技术对于风力发电电压有直接影响，会产生电压闪变、电压波动等问题。连接风电发电并网时，配电变压器与连接位置若较为接近，此处的接入工作会导致电网产生较小的电压闪变。若配电变压器与连接位置极为接近，将对电流产生极大影响，会使馈线的电压出现较大波动，影响电机设备的正常使用。风力发电的使用，也会提升电网电压，现阶段多数风力发电电机均为异步电机，电机的旋转磁场构建使用大量的无功功率，无功功率会对电网的整体电压产生直接影响，通过风力发电并网技术对发电进行入网处理，会减少大量无功功率，达到降压的目的。

4. 风力发电并网电能质量控制的有效措施

4.1　科学有效地控制谐波

风力发电并网技术应用中，电能质量会受到谐波影响，为了提高风力发电并网技术的应用效果与风力发电系统稳定性，应采取有效率措施对谐波进行控制。从电能质量控制角度出发，有效抑制谐波，保证风力发电并网的安全性。以静止无功补偿设备为载体，引入风力发电并网中，及时对无功功率进行判断，根据判断结果对设备状态进一步了解，跟踪无功功率，掌握功率变化状态。静止无功补偿设备在实际应用中，反应迅速，控制能力较强，能够有效调节电压起伏情况，快速锁定电压起伏原因，据此制定针对性措施，有效消除谐波，保证风力发电机组系统运行稳定性和电能质量。

4.2　加大电压闪变与波动控制力度

（1） 增设优良补偿装置、动态电压恢复设备。风力发电并网技术应用中，电能质量控制主要表现为电压闪变控制、波动控制。可增设优良补偿装置，搭配动态电压恢复设备，及时对风力发电并网系统中的能量进行储存，设置储存单元，实时对无功功率进行存储，根据实际情况适当为系统提供无功功率，结合运行需求对有功功率进行补偿，使电能质量实现单元化、阶段性控制，提高稳定性。（2） 科学设置有源电力滤波设备。闪变现象的出现，需确定控制切入点，对负荷电流剧烈波动状态，有效补偿无功电流，达到并网系统稳定性与负荷电流补偿、安全性提高的目的。有源电力滤波设备的设置，需要引入可关断电子设备零件，通过电子控制设备功能，及时对风力发电并网中不稳定系统电源进行替换，为电压负荷输送平滑稳定的电流，确保风力发电并网系统负荷电流仅接触正弦基波电流。对系统稳定性与安全性方面，有源电力滤波设备应用优势明显，其反应能力迅速，能够根据系统异常情况快速作出应对；设备可靠性高；闪变补偿率极高；电压波动状态控制效果好。（3） 加大优化电能质量的力度。电能质量的理想状态是形成正弦波，受各种因素影响，电波波形通常会出现偏离现象。对当前的电能状态进行分析可知，多数地区均有电能质量不高的状况，需针对电能质量进行优化与控制。不断优化电功率，保证形成无功就地平衡状态，确保供电半径具有较强的合理性；根据实际需求选择合理的供电线路导线截面，对变电与配电设备的配置进行科学设计，防止超负荷问题出现；合理设置调压措施，调压措施的应用能够有效解决变压器加装存在的各种问题。（4） 风力发电并网智能调控技术。风力发电并网智能调控技术，是电能质量控制的重要措施。风力发电并网智能化水平不断提高，为电能质量控制提供了有利条件。

参考文献

[1] 于龙飞,王天阔.风力发电并网技术及电能质量控制研究[J].科技与创新,2021(23):29-30.

[2] 侯杰.探究风力发电并网技术的应用及电能质量控制策略[J].中国设备工程,2021(21):261-263.