蔣友偉

東方電氣風(fēng)電有限公司 四川德陽 618000

1 風(fēng)力發(fā)電的基本原理

風(fēng)力發(fā)電主要利用風(fēng)力發(fā)電機組將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機械能，而后再將轉(zhuǎn)化而來的機械能變成電能。在風(fēng)力發(fā)電過程中所使用的設(shè)備裝置統(tǒng)一稱為風(fēng)力發(fā)電機組，而此發(fā)電機組又可以細致劃分為風(fēng)輪、機艙和塔架三個部分。其中把風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機械能最主要依靠的就是風(fēng)輪裝置，主要由兩片或兩片以上的螺旋槳形狀的槳葉構(gòu)成。當(dāng)槳葉受到風(fēng)的作用時，在槳葉上產(chǎn)生氣動力來促使風(fēng)輪的轉(zhuǎn)動。

一般小型的風(fēng)力發(fā)電機組都具有較高的發(fā)電效率，但是這類發(fā)電機組不僅只是由一個發(fā)電機構(gòu)成，是一個具備一定科技水平的系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)包括發(fā)電機和變流器。一般風(fēng)力發(fā)電機都是由槳葉、輪轂（含變槳系統(tǒng)）、機艙（含主軸-增速機-聯(lián)軸器組成的傳動鏈、發(fā)電機、主控系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等）、塔架（含變流器）這幾個結(jié)構(gòu)組成，這幾個部分每個都有其作用。風(fēng)力發(fā)電機的葉片主要受到風(fēng)力的作用，并且通過發(fā)電機將其轉(zhuǎn)化為電能，偏航系統(tǒng)通過機艙外面安裝的測風(fēng)系統(tǒng)所測量的風(fēng)向能夠確保風(fēng)輪始終對著風(fēng)向以獲得風(fēng)最大的作用力，風(fēng)力發(fā)電機的偏航系統(tǒng)為機組的正常工作提供了保障，通常轉(zhuǎn)子所使用的都是永磁體或者勵磁體，通過定子繞阻切割磁力線最終產(chǎn)生電能。[1]

2 風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)

2.1 風(fēng)力發(fā)電發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

風(fēng)力發(fā)電并聯(lián)組成的分散式結(jié)構(gòu)是風(fēng)力發(fā)電發(fā)電系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)。小型的分散式發(fā)電系統(tǒng)中包括多種能源的組合供電，如太陽能、風(fēng)能，而這些供電設(shè)施只有通過逆變并聯(lián)的方式才能與微型公共電網(wǎng)連接。

2.2 電力電子技術(shù)的關(guān)鍵部件

（1）并網(wǎng)逆變器。電力電子變化器的作用是連接燃料電池、風(fēng)機與微網(wǎng)，若是系統(tǒng)中沒有這一逆變器，那么這三者將無法連接在一起。根據(jù)實際情況，系統(tǒng)中的逆變器有時是單獨的一個逆變器，有時是整流器與逆變器的結(jié)合體。

（2）靜態(tài)開關(guān)。靜態(tài)開關(guān)相當(dāng)于一種保護裝置，當(dāng)系統(tǒng)在運行過程中出現(xiàn)問題時，它可以及時發(fā)現(xiàn)并識別問題，主動將微網(wǎng)轉(zhuǎn)換成孤島狀態(tài)，以保障系統(tǒng)的安全，并在問題得到解決后，重新連接微網(wǎng)與主網(wǎng)，使系統(tǒng)可以正常運行。

（3）電能質(zhì)量控制裝置。任一單元的接入都會對電能質(zhì)量產(chǎn)生影響，如果對其控制不當(dāng)，會給電壓波形、功率因數(shù)、頻率等帶來不好的影響，因此，電能質(zhì)量綜合監(jiān)控技術(shù)是保證微網(wǎng)安全平穩(wěn)運行的一種重要技術(shù)。

2.3 微網(wǎng)技術(shù)

微網(wǎng)運行控制。微網(wǎng)系統(tǒng)具有擾動能力比較差的問題，具有諸多自然資源不能控制的特征，其在時間以及風(fēng)力大小等方面都會對微網(wǎng)系統(tǒng)的安全性帶來一定的影響，要求對系統(tǒng)加強重視。微網(wǎng)故障檢測以及保護，在當(dāng)前時代發(fā)展進步下，在微網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展中有著單向和雙向潮流，因此一般的傳統(tǒng)保護措施已經(jīng)沒有辦法滿足其效果[2]。

其對將風(fēng)力發(fā)電或者是可再生能源作為主要構(gòu)成部分的分布式并網(wǎng)系統(tǒng)來說，可以通過微網(wǎng)進行控制和調(diào)節(jié)，在微網(wǎng)中并網(wǎng)過程中合理解決面對的負面問題。進而也會實現(xiàn)有效降低分布式電網(wǎng)并網(wǎng)其對電網(wǎng)整體造成干擾。微網(wǎng)通常都是將負荷、分布式微源、控制系統(tǒng)等組成，作為一種小型的配電網(wǎng)絡(luò)，可以依據(jù)其不同需求來做好能量管理工作。

3 電能質(zhì)量控制策略

3.1 電能質(zhì)量的分析方法

根據(jù)目前穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量問題解決的狀況分析，主要利用時域分析法，這種方法可以對電壓偏差與諧波偏差等量進行較為精確的分析，從而有效解決穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量問題，并且快速傅里葉變換和離散傅里葉變換都是已經(jīng)成為分析諧波的重要方法。但如果諧波變化超過一定范圍，傅里葉變換就無法發(fā)揮應(yīng)有的作用，基于此，部分學(xué)者提出通過小波分析，可以更為精準的對變化較快的諧波進行提取并分析，具有較高的實時性與適用性。

由于動態(tài)電能質(zhì)量問題具備隨機性以及暫態(tài)性等特點，因此在解決此類問題時時域分析法不再適合，如今常用的分析方法包括短時傅里葉變換、小波分析以及基于快速s變換等，而小波分析法具有對函數(shù)或特征量進行多尺度分析的優(yōu)勢點，所以在分析電壓跌落和電壓閃變等問題時比傅里葉變換更有優(yōu)勢，這也在一定程度上彌補了傅里葉變換在分析應(yīng)用中的缺點[1]。

3.2 控制電能質(zhì)量的方法

一般而言，暫態(tài)性及快速性是當(dāng)前電能質(zhì)量的基本特點。因此在進行電能質(zhì)量設(shè)備治理上，需要嚴格使用精準的控制技術(shù)進行。傳統(tǒng)PID控制方法大量地被應(yīng)用于實際工程應(yīng)用中，但該方法存在明顯弊端，即抗負載能力較低和動態(tài)響應(yīng)能力差，因此不能解決電能質(zhì)量存在的問題。部分學(xué)者提出采取無差拍控制結(jié)合自適應(yīng)和模糊邏輯控制，從而進一步強化動態(tài)響應(yīng)能力。目前來看這種方法較其他而言比較簡單，且動態(tài)能力較其他也相對較強，但其開關(guān)頻率的隨機性較大。在實際操作過程中，使用無差拍可以有效減少誤差值，但不利之處在于計算能力要求非常嚴格。由于以上的方法都有相應(yīng)的優(yōu)劣，因此可以將這幾種方法相應(yīng)結(jié)合，取長補短，來滿足對于系統(tǒng)和用戶側(cè)電能質(zhì)量的要求。

風(fēng)能的開發(fā)受到國家與社會的一致關(guān)注，與風(fēng)電相關(guān)的技術(shù)在迅速發(fā)展。伴隨著風(fēng)電與配電網(wǎng)之間關(guān)系越加密切，風(fēng)電并網(wǎng)所引起電壓穩(wěn)定的相關(guān)問題也越來越受到人們的密切關(guān)注。因此風(fēng)電并網(wǎng)對電能質(zhì)量造成影響的治理措施，主要通過加裝無功補償裝置來對風(fēng)電場進行電能質(zhì)量治理。