风力发电并网技术及电能质量控制研究

风力发电并网技术及电能质量控制研究

李振 杨涛

中船风电工程技术（天津）有限公司，天津市300452

摘要：风储系统是一种将风能转化为电能并储存起来的系统，提高风电的可靠性和灵活性。然而，风储系统的并网控制策略在实际应用中面临着一些挑战，如发电系统的稳定性、功率平衡和电网的安全性等。因此，研究和分析风储系统的并网控制策略具有重要的意义。

关键词：风力发电；并网技术；电能质量；储能系统

1.风力发电并网技术

同步风力发电机组并网技术。同步风电机组是将风电机组和同步机有机地组合在一起的一种新型风电机组，它不仅能够在同步风电机组的实际工作中，保证风电机组的高效输出，而且能够明显提高风电机组的周波稳定性，并且保证电力系统的稳定传输。当前，电力发电领域里已经应用了发电机组并网技术，但这种技术的风速变化特别明显，容易造成转子转矩也随之变化，最终导致发电机组的并网调速受到一定的影响，从而其调速精度难以有效地保证。所以，应该将变频器合理地安装在电网和发电机组之间，深入研究两种发电机结合后可能带来的安全隐患，并做好预案，从而有效地避免了电力系统的振荡，从而进一步提高并网的整体质量。异步风力发电机组并网技术。与同步风电机组相比，异步风电机组最大的优势在于对转差率的合理利用，以充分实现对机组运行负载的调节目标。这一并网技术对调速的精度要求不高，而且减少了很多设备安装过程中的烦琐步骤和操作环节，可以通过适当调节设备的转速，来保证发电机接近同步转速。然而，这种技术在实际的并网操作过程中，也可能会产生相应的冲击电流，若它的电流太大，那么电网的实际电压水平就会降低，从而严重影响到电网的整体运行。

2.风力发电并网技术要点

2.1并网控制策略

风力发电并网控制策略是保证风力发电系统顺利并网运行的关键。常见的并网控制策略包括同步发电机的并网和无刷双馈发电机的并网。同步发电机并网技术在运行中既能输出有功功率，又能提供无功功率，输出的电能质量高，但其在风速随机变化时，调速性能难以达到期望精度。无刷双馈发电机并网技术具有结构简单、运行可靠等特点，能够有效解决同步发电机并网技术的问题。

2.2风力发电机选型

风力发电机的选型对于并网运行至关重要。根据风速、地形等因素选择适合的风力发电机型号，可以提高并网运行的效率和稳定性。目前，国内外风力发电机制造企业已经研发出多种型号的风力发电机，包括直驱永磁风力发电机、双馈风力发电机等。

2.3并网系统设计

并网系统设计包括并网逆变器、卸荷电路、升压电路等关键部件的设计。并网逆变器是将风力发电机产生的直流电转换为与电网频率、相位一致的交流电的关键设备。卸荷电路和升压电路的设计是为了保证直流母线电压的稳定，防止电压过高损坏逆变器。

2.4电网适应性

风力发电系统需要具有良好的电网适应性，以适应电网的波动、故障等现象。在并网运行过程中，需要对电网的电压、频率、相位等参数进行实时监测，根据电网的变化调整风力发电机的输出功率，保证风力发电系统与电网的稳定运行。

2.5制动与安全保护

风力发电机在运行过程中可能需要进行刹车制动，以保证系统的安全。制动与安全保护措施包括利用卸荷电路进行卸荷，防止电压过高损坏逆变器，以及采用合适的制动方式，避免电网能量倒灌至逆变器，保证风力发电机的安全有效地制动。

3.风力发电电能质量控制的有效对策

3.1实施谐波抑制措施

为了最大限度地提升电能的利用效率，技术人员采取了一种主要策略，即通过集成静态无功补偿器来控制谐波的影响。这种谐波控制策略涉及一个由可切换电容器、电抗器以及谐波过滤装置构成的复合抑制系统。与其他抑制系统相比，该系统拥有更迅速的功率转换能力，它可以实时监测风能状态，迅速识别并应对不稳定情况，这样不仅优化了谐波控制效果，也提升了风力发电的整体品质。

3.2完善风电信息分析

风力并网效率的提升，离不开技术人员的精心策划与不懈努力。首先，一个功能完备的信息平台不可或缺，它能有效整合和储存风力发电相关的数据与资讯。信息的搜集与管理是一项持久战，它横跨众多产业和学科，从风电项目策划之初到运维之中，每一个阶段的数据都应当被详尽地记录下来。数据的全面性对于并网后期的管理至关重要。为了优化并网管理，质量的提升是关键。因此，建立一支专业的管理团队显得尤为重要，这支团队将对并网进行全面的监控与检测，进一步完善风力发电的管理体系。针对大型风力发电项目，制定周详的年度计划，并对运行状况进行严格监控是不可或缺的。据相关数据表明，完善风力发电的管理体系，能从根源上提升电力供应的品质，进而提高整个行业的运作效率。总之，构建完善的并网管理体系，不仅需要技术人员的智慧和汗水，也需要相关部门的通力合作，共同为提升能源使用效率和推动行业发展贡献力量。

3.3提升设备可靠性

与传统的能源生产方式相比，风力发电技术显得更为复杂，它对相关设备的性能标准也更为严苛。在这种清洁发电模式中，关键的组件如发电机组、传输电缆以及静态无功发生器（SVG）等，它们的效率和耐久性直接关系到最终电力产出的质量和稳定性。风力发电系统是一个多环节的复杂体系，其中任何部件的性能和操作流程的顺畅都可能对整个系统的运行状况产生深远影响。技术人员在提升风力发电效率方面，通常会重点关注技术和管理的优化。技术层面上，系统中每个组件的工作效率都至关重要，因此，提高设备的操作技术和使用效率是提升整体发电效率的关键。这就要求技术人员不断学习和提高自身技能，确保在充分理解设备工作原理之后才能进行操作，从而确保风力发电的效率和质量。

简而言之，为了保证风力发电的优质电力产出，不仅需要关注设备本身的先进技术，还要注重技术人员的专业培训和管理效率的提升，这两者相辅相成，共同推动风力发电行业的进步。

3.4推动配电网高质量发展

随着分布式光伏、分散式风电、分布式储能和充电桩等发电、储存、充电设备的不断接入，以及微电网、综合能源系统、电力需求响应和虚拟电厂等新兴电力业态的兴起，我国配电网的发展模式和功能形态正面临着深刻的变革。为了应对未来复杂多变的形势，配电网的高质量发展成为基本要求。2024年2月，国家发展改革委和国家能源局联合发布了《关于新形势下配电网高质量发展的指导意见》。该指导意见提出，到2025年，我国配电网的网架结构将更加坚强和清晰，供配电能力将得到合理提升。同时，配电网的承载力和灵活性也将得到显著增强，具备接纳约5亿kW的分布式新能源和约1200万台的充电桩接入能力。

3.5加快推进新能源入市

新能源在电力市场上的交易活动，通过市场机制和策略来提升各种能源电源的运行效率和灵活性资源的分配，从而达到清洁电能、安全供电能力和灵活资源等多元化价值的有效整合。这一做法对于激励不同参与方积极性、高效地构建现代化的电力系统起着至关重要的作用。

结语

综上所述，风力发电并网技术要点包括并网控制策略、风力发电机选型、并网系统设计、并网运行稳定性、电网适应性以及制动与安全保护等方面。只有充分掌握这些要点，才能保证风力发电系统并网运行的高效、稳定和安全。

参考文献

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