謝鵬

摘 要：該文從同步、異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)兩方面簡(jiǎn)要介紹了風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)，并分析了其對(duì)電能質(zhì)量的影響。同時(shí)提出抑制諧波以及電壓波動(dòng)與閃變兩種方法，對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行控制。以期使企業(yè)可以更為熟練地應(yīng)用風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)，并強(qiáng)化企業(yè)對(duì)電能質(zhì)量的控制。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電 并網(wǎng)技術(shù) 電能質(zhì)量控制

中圖分類(lèi)號(hào)：TM62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）05（a）-0041-02

風(fēng)力發(fā)電是我國(guó)電能的主要來(lái)源之一。如今，風(fēng)力發(fā)電廠的容量不斷增加，開(kāi)始對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)整體造成一定影響。由于風(fēng)力發(fā)電廠往往處于人口數(shù)量較少的區(qū)域，并不位于供電網(wǎng)絡(luò)的中心區(qū)域，故而不會(huì)承受大量的沖擊力。因此，風(fēng)力發(fā)電可能會(huì)使配電網(wǎng)出現(xiàn)諧波污染或是閃變等問(wèn)題。且風(fēng)力發(fā)電的隨機(jī)性也會(huì)導(dǎo)致發(fā)電過(guò)程受到影響。因此，風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用便成為各企業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)，如何控制電能質(zhì)量也成為各企業(yè)關(guān)注的問(wèn)題。

1 風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)簡(jiǎn)介

1.1 同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的選用極為重要，該技術(shù)需要發(fā)電機(jī)所輸出的電壓頻率、幅值及相位方面都同電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓保持一致。若風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組整體容量不斷上升，風(fēng)力發(fā)電在并網(wǎng)過(guò)程中針對(duì)電網(wǎng)所產(chǎn)生的沖擊力也會(huì)相應(yīng)增加。若并網(wǎng)沖擊力過(guò)大，不僅會(huì)使得電力系統(tǒng)的電壓值有所下降，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)、塔架以及機(jī)械部分形成一定的磨損。若是并網(wǎng)沖擊時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)被瓦解，其他掛網(wǎng)機(jī)組的運(yùn)行也會(huì)受到不同程度的影響。故而，企業(yè)應(yīng)選用合適的并網(wǎng)技術(shù)。

同步發(fā)電機(jī)在實(shí)際工作時(shí)，不僅能夠輸出有功功率，同時(shí)也可形成無(wú)功功率，確保周波穩(wěn)定，所形成的電能質(zhì)量較高，故而被大部分企業(yè)應(yīng)用于電力系統(tǒng)當(dāng)中。然而在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由于風(fēng)速難以控制，使得轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩難以保持穩(wěn)定運(yùn)行，并網(wǎng)過(guò)程中，轉(zhuǎn)矩調(diào)速性能難以符合同步發(fā)電機(jī)所需要的精度，若實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)之后，工作人員未對(duì)其進(jìn)行控制，尤其處于重載狀態(tài)下，則有幾率出現(xiàn)無(wú)功振蕩或是失步等問(wèn)題。這也成為阻礙同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的主要障礙。如今，電力電子技術(shù)日趨完善，部分企業(yè)可借助技術(shù)以避免上述問(wèn)題的產(chǎn)生，如將變頻裝置安設(shè)于電機(jī)與電網(wǎng)之中。

1.2 異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)

相比同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)，異步風(fēng)力發(fā)電在實(shí)際工作當(dāng)中，并不需要機(jī)組調(diào)速具有較高的精度，也無(wú)需與設(shè)備保持同步或是整步操作，只需轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速基本相同，便可實(shí)施并網(wǎng)。因?yàn)楫惒斤L(fēng)力發(fā)電機(jī)只需依靠轉(zhuǎn)差率，便能完成對(duì)負(fù)荷的調(diào)節(jié)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組搭配異步發(fā)電機(jī)使用的最大優(yōu)勢(shì)在于該搭配無(wú)需復(fù)雜的控制裝置。實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)之后，也不會(huì)形成無(wú)振蕩或是失步等問(wèn)題，運(yùn)行較為穩(wěn)定，可靠性強(qiáng)。然而，該技術(shù)同樣存在一定缺陷：第一，如工作人員直接進(jìn)行并網(wǎng)操作，容易形成大沖擊電流，進(jìn)而令電壓逐漸下降，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成不利影響。第二，系統(tǒng)自身無(wú)法形成無(wú)功功率，因此需要工作人員補(bǔ)償一定無(wú)功功率。第三，不穩(wěn)定系統(tǒng)頻率值超過(guò)上限，使得同步轉(zhuǎn)速也相應(yīng)加快，進(jìn)而導(dǎo)致異步發(fā)電機(jī)自發(fā)電狀態(tài)轉(zhuǎn)化為電動(dòng)狀態(tài)。倘若不穩(wěn)定系統(tǒng)頻率值下降，也會(huì)令異步發(fā)電機(jī)電流大幅增加，從而形成過(guò)載現(xiàn)象。因此，若企業(yè)選用異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)，需有工作人員采取一定措施確保異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組處于穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)。

2 風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)對(duì)電能質(zhì)量的影響

由于近些年來(lái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)的應(yīng)用規(guī)模不斷擴(kuò)大，其對(duì)電能質(zhì)量的影響也隨之增加，其中，部分影響并不利于電網(wǎng)電能質(zhì)量的提高。較為常見(jiàn)的問(wèn)題便是電壓波動(dòng)以及閃變。電壓風(fēng)力資源本身具備不穩(wěn)定性，加之風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自身運(yùn)行特點(diǎn)，導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自身輸出功率難以穩(wěn)定，進(jìn)而對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量造成不利影響。如今，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組往往使用軟并網(wǎng)方式實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)，但在設(shè)備啟動(dòng)過(guò)程中依舊會(huì)形成沖擊電流，且電流值較大。若切出風(fēng)速低于風(fēng)速，則處于出力工作狀態(tài)下的風(fēng)機(jī)會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)行。不僅如此，風(fēng)速難以控制與風(fēng)機(jī)所形成的塔影效應(yīng)也會(huì)對(duì)風(fēng)機(jī)處理造成影響，使得風(fēng)機(jī)出力出現(xiàn)波動(dòng)現(xiàn)象，且波動(dòng)值處于可以形成電壓閃變的范圍當(dāng)中。故而，即使風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行，也會(huì)令電網(wǎng)出現(xiàn)閃變現(xiàn)象。

3 控制電能質(zhì)量的具體策略

3.1 抑制諧波

工作人員可通過(guò)抑制諧波的方式完成對(duì)電能質(zhì)量的控制，即將靜止無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備添加于系統(tǒng)當(dāng)中。靜止無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備中包含有電抗器、可投切電容器等多個(gè)裝置，該設(shè)備最主要的優(yōu)勢(shì)在于其反應(yīng)速度較快，能夠及時(shí)確認(rèn)無(wú)功功率是否出現(xiàn)變化，并適時(shí)跟蹤處于變化狀態(tài)的無(wú)功功率。針對(duì)由風(fēng)速不穩(wěn)定引發(fā)的電壓起伏現(xiàn)象，該設(shè)備也可以對(duì)電壓進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，進(jìn)而消除諧波，確保電網(wǎng)電能質(zhì)量不會(huì)受到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的影響。

3.2 抑制電壓波動(dòng)以及閃變

第一，將有源電力濾波設(shè)備添加于系統(tǒng)當(dāng)中。實(shí)際工作當(dāng)中，工作人員若要避免電壓發(fā)生閃變現(xiàn)象。便需要在發(fā)生負(fù)荷電流出現(xiàn)劇烈波動(dòng)時(shí)，及時(shí)補(bǔ)償由于負(fù)荷變化所形成的無(wú)功電流，令其可以及時(shí)補(bǔ)償負(fù)荷電流。不僅如此，因?yàn)橛性措娏V波設(shè)備所使用的電子零件為可關(guān)斷電子設(shè)備，所以，工作人員可以使用電子控制設(shè)備替換系統(tǒng)電源，并將畸變電流傳輸至電壓負(fù)荷，借此確保系統(tǒng)將正弦基波電流只提供給負(fù)荷。有源電力濾波設(shè)備具備如下優(yōu)點(diǎn)：其一，反應(yīng)速度快，能夠在短時(shí)間內(nèi)響應(yīng)。其二，所形成的電壓波動(dòng)范圍大。其三，具有較高的閃變補(bǔ)償率。其四，設(shè)備可靠性強(qiáng)，能夠穩(wěn)定運(yùn)行。

第二，將動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)設(shè)備添加于系統(tǒng)當(dāng)中。若配電網(wǎng)屬于中低壓類(lèi)型配電網(wǎng)，則有功功率在高速波動(dòng)過(guò)程中，同樣會(huì)發(fā)生電壓閃變的問(wèn)題。此時(shí)，需要補(bǔ)償裝置的性能更為優(yōu)秀，不僅需要補(bǔ)償裝置提供無(wú)功功率的補(bǔ)償，還需要其補(bǔ)償一定數(shù)值的有功功率。由于補(bǔ)償設(shè)備自身帶有儲(chǔ)能單元，所以可以有效提高電能整體質(zhì)量。故而，大部分企業(yè)開(kāi)始利用帶有儲(chǔ)能單元的補(bǔ)償設(shè)備替代原有無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)設(shè)備自帶儲(chǔ)能單元，可于一定范圍內(nèi)按常規(guī)電壓同故障電壓之間的差額，將電壓輸入系統(tǒng)當(dāng)中。該類(lèi)型補(bǔ)償方法能夠及時(shí)避免系統(tǒng)形成電壓波動(dòng)，使得客戶可以正常使用電能。就目前而言，于系統(tǒng)當(dāng)中添加動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)設(shè)備是解決諧波以及電壓波動(dòng)等電能質(zhì)量問(wèn)題最為有效的方式。除此以外，工作人員還需對(duì)電能質(zhì)量控制設(shè)備與其余補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一。若要使統(tǒng)一補(bǔ)償?shù)靡詫?shí)現(xiàn)，需在系統(tǒng)當(dāng)中添加綜合類(lèi)補(bǔ)償設(shè)備。工作人員可將電能質(zhì)量控制設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一，并將其串聯(lián)補(bǔ)償設(shè)備與并聯(lián)補(bǔ)償設(shè)備有機(jī)結(jié)合。如此一來(lái)，補(bǔ)償設(shè)備當(dāng)中既包含有儲(chǔ)能單元的串聯(lián)組合，也包含有儲(chǔ)能單元的并聯(lián)組合，不僅可以將其添加于配電系統(tǒng)當(dāng)中，使其發(fā)揮補(bǔ)償諧波的作用，同時(shí)也可以有效提高電能質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

電力電子技術(shù)的發(fā)展較為成熟，企業(yè)使用電力電子技術(shù)對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行控制以及改善電能整體質(zhì)量，對(duì)我國(guó)電能的發(fā)展具有極為重要的意義。然而，風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用尚存在部分問(wèn)題，導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電無(wú)法廣泛運(yùn)用于各發(fā)電企業(yè)。作為發(fā)電企業(yè)，應(yīng)加大對(duì)風(fēng)能的研究力度，積極提高風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的工作效率，避免風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)過(guò)程中形成沖擊電流以及諧波，從而提升我國(guó)風(fēng)力發(fā)電水平，為我國(guó)提供更為豐富的電力能源。

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