吳敏輝

摘要：本文對(duì)風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行了介紹，其中主要介紹了同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)與異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)兩方面，并分析了兩種技術(shù)對(duì)電能質(zhì)量的影響，同時(shí)提出了控制電能質(zhì)量的方法，主要是閃變與抑制諧波以及電壓波動(dòng)兩種方法。希望通過本文能夠幫助企業(yè)更好的應(yīng)用風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)，是企業(yè)能夠更好的控制電能質(zhì)量。

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

引言

隨著我國風(fēng)力發(fā)電事業(yè)的發(fā)展，規(guī)模不斷擴(kuò)大，其并網(wǎng)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的影響不可忽視，如電壓波動(dòng)、閃變問題，以及諧波等，不但對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)重影響，而且影響電能質(zhì)量。為了實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電的安全并網(wǎng)，消除不良影響，現(xiàn)代電力電子技術(shù)的應(yīng)用必不可少。

1風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)

選擇好合適的風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)對(duì)于企業(yè)來說十分重要，要求發(fā)電器輸出的幅值、電壓頻率及相位方面都需要與電網(wǎng)系統(tǒng)抑制。風(fēng)力發(fā)電在并網(wǎng)過程中，其對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的沖擊力會(huì)隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組整體容量的增加而上升，如果并網(wǎng)遭受到過大的沖擊力，電力系統(tǒng)的電壓值會(huì)因此下降，塔架、發(fā)電機(jī)等機(jī)械部分也因此會(huì)產(chǎn)生磨損，如果并網(wǎng)遭受較大沖擊的時(shí)間過長的話會(huì)不同程度的影響到其他掛網(wǎng)機(jī)組，系統(tǒng)甚至可能會(huì)被瓦解，所以選擇好合適的并網(wǎng)技術(shù)十分重要。

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

實(shí)際工作狀態(tài)的同步發(fā)電機(jī)能夠同時(shí)形成無功功率并且輸出有功功率，周波因此能夠確保穩(wěn)定，因?yàn)槠渖傻碾娔苜|(zhì)量高，所以應(yīng)用在電力系統(tǒng)中的幾率高，大部分企業(yè)都應(yīng)用著同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)。但同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)也存在著實(shí)際使用過程中無法有效控制風(fēng)速，難以保持穩(wěn)定的運(yùn)行轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩，實(shí)際的并網(wǎng)過程中會(huì)出現(xiàn)同步發(fā)電機(jī)所需精度與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩難以相符的問題。與此同時(shí)，如果工作人員在并網(wǎng)實(shí)現(xiàn)以后沒有控制其，有可能會(huì)出現(xiàn)失步或無功振蕩問題，重載狀態(tài)下尤其明顯。應(yīng)用同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)的受阻主要問題如上，而在電力電子技術(shù)迅速發(fā)展的今天，可以通過利用技術(shù)避免以上問題，如在電機(jī)與電網(wǎng)中安設(shè)變頻裝置等。

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

異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)與同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)相比，不需要高精度的機(jī)組調(diào)速在實(shí)際工作中，不需要保持同步或是整歩操作與設(shè)備，基本保持轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速相同就可以實(shí)施并網(wǎng)。異步發(fā)電機(jī)與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組相搭配具有著不需要復(fù)雜控制裝置的優(yōu)點(diǎn)，這得益于其只需要依靠轉(zhuǎn)差率便可以調(diào)節(jié)負(fù)荷的特點(diǎn)。其并網(wǎng)后不會(huì)出現(xiàn)同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)那樣失步、無振蕩的問題，其運(yùn)行時(shí)有著較強(qiáng)的可靠性，穩(wěn)定性高。但是異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)也有一定的缺點(diǎn)：

（1）大沖擊電流容易在工作人員直接進(jìn)行并網(wǎng)操作時(shí)產(chǎn)生，導(dǎo)致電壓下降，不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）系統(tǒng)需要工作人員補(bǔ)償一定的無功功率，因?yàn)楫惒斤L(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)自身無法形成無功功率。

（3）同步轉(zhuǎn)速會(huì)隨著不穩(wěn)定系統(tǒng)頻率超過上限的同時(shí)相應(yīng)的加快，會(huì)使異步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電動(dòng)狀態(tài)由原來的自發(fā)電狀態(tài)，而異步發(fā)電機(jī)電流也會(huì)因?yàn)椴环€(wěn)定系統(tǒng)頻率值下降而大幅增加，過載現(xiàn)象也會(huì)因此產(chǎn)生。在使用異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)時(shí)需要有工作人員確保發(fā)電機(jī)組能夠一直處于穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)。

2風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行試驗(yàn)

2.1關(guān)于軟并網(wǎng)的功能試驗(yàn)

提高異步發(fā)電機(jī)組主軸的速度，轉(zhuǎn)速是同步速度的92%～99%時(shí)，觸發(fā)并網(wǎng)接觸器，發(fā)電機(jī)便通過雙向晶閘管實(shí)現(xiàn)和電網(wǎng)的連接，通過對(duì)晶閘管觸發(fā)單元的有效控制，將其導(dǎo)通角慢慢變大到180°。對(duì)晶閘管導(dǎo)通角打開速率進(jìn)行控制，以保證并網(wǎng)時(shí)出現(xiàn)的沖擊電流不會(huì)影響系統(tǒng)。在完成暫態(tài)過程時(shí)，將旁路開關(guān)進(jìn)行閉合操作，同時(shí)短接晶閘管。

2.2關(guān)于電能質(zhì)量的試驗(yàn)

在對(duì)風(fēng)電場進(jìn)行保護(hù)的階段，對(duì)屏取三相電壓與電流進(jìn)行計(jì)量，檢測并網(wǎng)點(diǎn)的電壓閃變、諧波及偏差等各種相關(guān)指標(biāo)。在風(fēng)電場停止運(yùn)行階段，對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)電壓總諧波畸變率和各次諧波電壓進(jìn)行檢測。在風(fēng)電場處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，對(duì)各功率區(qū)間并網(wǎng)點(diǎn)的諧波電流與電壓進(jìn)行檢測，測出風(fēng)電場95%的諧波電流。

2.3關(guān)于動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置功能的試驗(yàn)

機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，對(duì)發(fā)電機(jī)的輸出功率進(jìn)行調(diào)整，以觀察負(fù)載不一樣的情形下，其電容投切狀態(tài)會(huì)不會(huì)出現(xiàn)異常情況。在測試動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的功能時(shí)，必須測試其在最惡劣工況下運(yùn)行的狀態(tài)，包括：

（1）風(fēng)電大發(fā)工況。在這種運(yùn)行條件下，風(fēng)電場輸出線路處于重載狀態(tài)，無功損耗最大，而母線電壓卻處于低水平狀態(tài)。所以這種工作狀況一般只進(jìn)行容性無功補(bǔ)償試驗(yàn)。

（2）風(fēng)電小發(fā)工況。在這種運(yùn)行條件下，輸電線路具有比較大的充電功率，母線電壓處于較高水平狀態(tài)。所以，這種工作狀況一般只進(jìn)行感性無功補(bǔ)償試驗(yàn)。在這兩種惡劣的工況下，不但要測試暫態(tài)過程中裝置的響應(yīng)情況，而且要測試穩(wěn)態(tài)下電壓無功的綜合控制情況，通過這些試驗(yàn)對(duì)無功補(bǔ)償控制策略進(jìn)行正確性的檢驗(yàn)，并檢驗(yàn)SVG裝置是否能夠穩(wěn)定運(yùn)行。

2.4關(guān)于風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越能力的試驗(yàn)

電壓突然下降不但會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成影響，而且還會(huì)影響風(fēng)電場內(nèi)正在運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組，此時(shí)需要使用限流電抗進(jìn)行控制。進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，需要以現(xiàn)場情況為依據(jù)，對(duì)限流電抗阻值的大小進(jìn)行調(diào)整，降低電壓跌落對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的不利影響，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的暫態(tài)響應(yīng)不會(huì)造成明顯的影響。無論是在電壓跌落發(fā)生之前還是之后，都可以利用旁路開關(guān)對(duì)限流電抗進(jìn)行短接。短路開關(guān)通過短路電抗實(shí)現(xiàn)閉合，兩相或者三相連接短路電抗，對(duì)電網(wǎng)故障進(jìn)行模擬，以對(duì)電壓跌落的情況進(jìn)行測試。在測試過程中可以對(duì)電抗阻值進(jìn)行調(diào)整實(shí)現(xiàn)不同程度的電壓跌落狀況。

3控制電能質(zhì)量的具體策略

3.1抑制諧波

對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行控制首先可通過抑制諧波來實(shí)現(xiàn)，在系統(tǒng)中添加靜止無功補(bǔ)償設(shè)備，電抗器、可投切電容器等裝置使禁止無功補(bǔ)償設(shè)備中所包含的，其能夠確認(rèn)無功功率有沒有出現(xiàn)變化，對(duì)變化狀態(tài)的無功功率加以跟蹤，具有反應(yīng)速度快，反應(yīng)及時(shí)的優(yōu)點(diǎn)。靜止無功補(bǔ)償設(shè)備能夠有效調(diào)節(jié)電壓起伏現(xiàn)象，如風(fēng)速不穩(wěn)定所導(dǎo)致的電壓起伏現(xiàn)象，最終達(dá)到消除諧波的效果，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀況不影響到電網(wǎng)電能質(zhì)量。

3.2抑制電壓波動(dòng)以及閃變

3.2.1添加有源電力濾波設(shè)備在系統(tǒng)當(dāng)中實(shí)際工作中為了避免電壓閃變現(xiàn)象的出現(xiàn)，可以再劇烈波動(dòng)負(fù)荷電流出現(xiàn)的時(shí)候，對(duì)因?yàn)樨?fù)荷變化導(dǎo)致的無功電流加以補(bǔ)償，使負(fù)荷電流得到及時(shí)補(bǔ)償?？申P(guān)斷電子設(shè)備是有源電力濾波設(shè)備中所用到的電子零件，因此系統(tǒng)電源可以用電子控制設(shè)備替換，向電壓負(fù)荷輸送畸變電流，使系統(tǒng)能夠確保把正弦基波電流只向負(fù)荷提供。有源電力濾波設(shè)備有著反應(yīng)速度快、電壓波動(dòng)范圍大、設(shè)備可靠性強(qiáng)，穩(wěn)定率高、閃變補(bǔ)償率高的優(yōu)點(diǎn)。

3.2.2添加動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)設(shè)備在系統(tǒng)當(dāng)中

可以添加動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)設(shè)備在系統(tǒng)中在中低壓類型配電網(wǎng)的情況下，因?yàn)槠渫瑯訒?huì)發(fā)生電壓閃變問題在有功功率高速波動(dòng)過程中。與此同時(shí)需要更加優(yōu)秀的補(bǔ)償裝置，補(bǔ)償裝置要在提供無功功率人員掌握該設(shè)備的使用方法，避免在施工時(shí)出現(xiàn)失誤。最后，對(duì)施工機(jī)器要定期的維修和保養(yǎng)，最好是有專門的人保管，負(fù)責(zé)一切事項(xiàng)。對(duì)材料和設(shè)備一切相關(guān)數(shù)據(jù)都要整理歸檔，為以后使用時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量問題查找提供便利的條件以及為更好的掌握設(shè)備操作方法做好準(zhǔn)備。要想做好工程就要把建設(shè)中的各種檢測做到位，尤其是對(duì)于那些項(xiàng)目大、工期長的施工工程，技術(shù)檢測是前后工程銜接的關(guān)鍵。

結(jié)語

路基路面的檢測與質(zhì)量控制作為公路建設(shè)的支撐點(diǎn)，應(yīng)為業(yè)界研究的重點(diǎn)問題。在當(dāng)前的時(shí)代發(fā)展，檢測技術(shù)越來越好，高新科學(xué)技術(shù)與控制策略應(yīng)用越來越廣泛，如何加強(qiáng)試驗(yàn)檢測力度，提高公路工程質(zhì)量值得廣大同行共同探討。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭建穎.農(nóng)村公路路基、路面壓實(shí)度檢測存在的問題及對(duì)策[J].交通世界（工程技術(shù)），2015，（80）：126-127.

（作者單位：福建省電力有限公司）