許朝亮

摘 要： 風(fēng)能源是大自然界的風(fēng)力，是一種可循環(huán)利用的再生資源，隨著全球能源危機(jī)出現(xiàn)，人們開(kāi)始意識(shí)到能源開(kāi)發(fā)的適度性，人們開(kāi)始把目光轉(zhuǎn)向了大自然中的可再生資源，所以風(fēng)能就成了可代替其他不可再生資源的一種發(fā)電資源，風(fēng)能發(fā)電得到了國(guó)家的認(rèn)可。隨著國(guó)家大力扶持風(fēng)能發(fā)電，風(fēng)力發(fā)電在我國(guó)得到普及，但是風(fēng)能畢竟是一種自然資源，具有不穩(wěn)定性，風(fēng)能發(fā)電存在著諸多問(wèn)題，最顯著的就是風(fēng)力發(fā)電易引起電壓波動(dòng)和閃變。本文針對(duì)風(fēng)能發(fā)電出現(xiàn)的這兩個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了深入剖析和探討，旨在對(duì)目前存在的問(wèn)題進(jìn)行相關(guān)的原因分析，并提出相對(duì)的解決辦法，以期改善未來(lái)風(fēng)力發(fā)電過(guò)程中的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞： 風(fēng)力發(fā)電;電壓波動(dòng);閃變

【中圖分類號(hào)】TM614 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.33.138

隨著社會(huì)科技的發(fā)展，人們生活水平不斷提高，資源的過(guò)度開(kāi)采導(dǎo)致全球資源正在迅速枯竭，人們開(kāi)始關(guān)注和發(fā)掘新能源，以維護(hù)現(xiàn)有的生態(tài)資源。我國(guó)是世界利用風(fēng)能較早的國(guó)家，我國(guó)高度重視風(fēng)力發(fā)電的研究，探討解決風(fēng)力發(fā)電的電壓波動(dòng)和閃變等現(xiàn)象對(duì)電網(wǎng)安全、電能質(zhì)量造成的危害，不斷的分析發(fā)生這一問(wèn)題的現(xiàn)狀及原因，提出合理的解決辦法和措施，從而更好的抑制和解決風(fēng)力發(fā)電時(shí)所帶來(lái)的的危害[1]。

1 產(chǎn)生電壓波動(dòng)和閃變的影響因素

利用風(fēng)能發(fā)電的過(guò)程是遵循能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程，而電壓的波動(dòng)是電能變化的具體表現(xiàn)過(guò)程，其中弧線的電能變化主要是因?yàn)轱L(fēng)能的不穩(wěn)定因素和波動(dòng)引起的，相互之間發(fā)生同向變化;另發(fā)電機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行情況和電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行情況會(huì)在不同程度上對(duì)電壓造成不同程度的影響。而風(fēng)能在發(fā)生波動(dòng)的情況下會(huì)用風(fēng)的平均速度和湍流的輕度來(lái)表示的。由此可見(jiàn)，當(dāng)風(fēng)力在一定程度增強(qiáng)的情況下，發(fā)電機(jī)組對(duì)電壓的輸出呈現(xiàn)上漲的模式，風(fēng)速達(dá)到一定速度時(shí)，應(yīng)該將傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)組對(duì)電壓的不穩(wěn)定性進(jìn)行一定程度的削弱作用，所以電壓的波動(dòng)才會(huì)呈現(xiàn)出來(lái)持續(xù)不斷的增加。所以隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，人們?cè)诩夹g(shù)層面需要不斷的通過(guò)風(fēng)速的控制來(lái)對(duì)電壓的輸出進(jìn)行一定程度的疊加消減，從而使輸出的電壓波動(dòng)逐漸的減少，最后趨于平坦。

2 解決風(fēng)能產(chǎn)生電壓波動(dòng)和閃變的有效措施

2.1 靜止無(wú)功補(bǔ)償器（SVC）

由于沖擊性與波動(dòng)性負(fù)荷引起的電壓波動(dòng)與閃變，其實(shí)質(zhì)是無(wú)功功率的不平衡。針對(duì)此種情況，可以采用具有快速無(wú)功功率補(bǔ)償功能的靜止無(wú)功補(bǔ)償器（SVC），此種 SVC 可以相對(duì)有效的對(duì)電壓波動(dòng)與閃變進(jìn)行抑制。SVC 基于電力電子及其控制技術(shù)，將電容器與電抗器結(jié)合到一起來(lái)使用，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償?shù)碾p向調(diào)節(jié)與動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。如果系統(tǒng)電壓相對(duì)較高時(shí)，可控電抗器就會(huì)吸收無(wú)功功率;如果系統(tǒng)電壓相對(duì)較低時(shí)，電容器就會(huì)發(fā)出無(wú)功功率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓波動(dòng)與閃變的抑制作用。

2.2 動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器（DVR）

DVR 即是動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器的統(tǒng)稱，其帶有儲(chǔ)能裝置（系統(tǒng)）的串聯(lián)補(bǔ)償裝置除無(wú)功功率外，還具有補(bǔ)償有功功率的能力。在中低壓配電網(wǎng)當(dāng)中，有功功率出現(xiàn)的快速波動(dòng)也將引起電壓閃變等情況的產(chǎn)生，所以，抑制電壓波動(dòng)與閃變的補(bǔ)償裝置在補(bǔ)償無(wú)功功率使得供電線路無(wú)功功率變化較小的同時(shí)，還要相應(yīng)提供瞬時(shí)有功功率補(bǔ)償，而帶有儲(chǔ)能單元的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器就能滿足其的相應(yīng)要求，從而更好地實(shí)現(xiàn)抑制電壓波動(dòng)與閃變的作用。這主要是由于 DVR 裝置的核心“同步電壓源逆變器”，利用該設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電壓波動(dòng)的逆變，從而將逆變后的電壓與原來(lái)的電壓進(jìn)行串聯(lián)，已達(dá)到平復(fù)波形、補(bǔ)償電壓波動(dòng)的效果。而且 DVR 的儲(chǔ)能單元能夠進(jìn)行足夠的電壓補(bǔ)償，能夠從根本上來(lái)消除電壓波動(dòng)的影響，使發(fā)電機(jī)組的輸出電壓波形趨于穩(wěn)定[2]。

2.3 有源電力濾波器（APF）

要想抑制電壓閃變就需要在負(fù)荷電流急劇波動(dòng)的情況下，根據(jù)負(fù)荷的具體變化來(lái)實(shí)時(shí)的補(bǔ)償無(wú)功電流。有源電力濾波器（APF）是一款抑制電壓波動(dòng)的裝置，APF是具有動(dòng)態(tài)抑制諧波與補(bǔ)償無(wú)功的新型電力電子裝置，APF 通過(guò)對(duì)電壓諧波的抑制來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓的平穩(wěn)輸出，是對(duì)無(wú)功電流的一種補(bǔ)償方式。有源電力濾波器的工作原理與傳統(tǒng)的靜止無(wú)功補(bǔ)償器的工作原理完全不同，而且相較于靜止無(wú)功補(bǔ)償器而言，有源電力波濾器在靈敏性方面要遠(yuǎn)高于靜止無(wú)功補(bǔ)償器，同時(shí)對(duì)電壓的補(bǔ)償效果也高于靜止無(wú)功補(bǔ)償器。除此之外，有源電力波濾器的系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定，故障出現(xiàn)的幾率相對(duì)較低，而且有源電力波濾器能夠有效的過(guò)濾高次諧波，這是靜止無(wú)功補(bǔ)償器所不具備的一種功能，并由于作用機(jī)理的原因，靜止無(wú)功補(bǔ)償器還會(huì)在一定程度上產(chǎn)生諧波，而后還需配備專門的濾波裝置，否則將會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成不同程度的影響。

3 結(jié)語(yǔ)

所以通過(guò)上述的總結(jié)我們可以得出，當(dāng)風(fēng)能和傳統(tǒng)能源相互比較的時(shí)候，風(fēng)能作為一種較為傳統(tǒng)的能源，隨著全球性能源危機(jī)出現(xiàn)而增加對(duì)風(fēng)能的利用率，但同時(shí)再使用風(fēng)能進(jìn)行發(fā)電時(shí)，也要注意風(fēng)能使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生的問(wèn)題。我國(guó)率先使用和利用風(fēng)能發(fā)電，風(fēng)能已經(jīng)得到了全世界范圍內(nèi)的關(guān)注，世界各國(guó)開(kāi)始陸續(xù)修建風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目，風(fēng)力發(fā)電量正在逐年提高，風(fēng)力發(fā)電引發(fā)電壓的波動(dòng)和閃變對(duì)生產(chǎn)生活造成一定影響和危害。所以，積極采取相關(guān)措施解決風(fēng)能產(chǎn)生的電壓波動(dòng)和閃變，使風(fēng)能成為安全可靠的可再生能源。

參考文獻(xiàn)

[1] 臧鵬，蘇長(zhǎng)江，史學(xué)偉，王陽(yáng)，馬步云.風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)引起的電壓波動(dòng)與閃變仿真研究[A].中國(guó)電力科學(xué)研究院.2018智能電網(wǎng)新技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用研討會(huì)論文集[C].中國(guó)電力科學(xué)研究院：《計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用》編輯部，2018：5.

[2] 孫濤，王偉勝，戴慧珠，楊以涵.風(fēng)力發(fā)電引起的電壓波動(dòng)和閃變[J].電網(wǎng)技術(shù)，2003（12）：62-66+70.