張思航

摘要：現(xiàn)階段風力發(fā)電已然成為電力資源供應重要方式之一。相較于其他發(fā)電手段而言，風力發(fā)電電能質(zhì)量更易受到各類因素影響，導致電力傳輸期間出現(xiàn)消耗量過大等問題，嚴重影響到電力生產(chǎn)期間的綜合效益。本文就針對此，以電力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及特征為切入點，提出風力發(fā)電電能質(zhì)量問題，針對此些問題制定專項可行解決對策，以供參考。

關(guān)鍵詞：風力發(fā)電;電能質(zhì)量;存在問題;解決對策，

前言

風能的清潔性強、可再生性顯著。通過大力發(fā)展風力發(fā)電技術(shù)，可以有效緩解各領域生產(chǎn)經(jīng)營建設期間的用電緊張問題?，F(xiàn)階段風力發(fā)電在我國已初具規(guī)模，但風力發(fā)電并網(wǎng)會對電能質(zhì)量造成不同程度影響，導致電力系統(tǒng)運行期間的安全性與平穩(wěn)性無法得到根本上保障。因此為充分發(fā)揮出風力發(fā)電技術(shù)積極作用，還需要分析存在于風力發(fā)電期間的電能質(zhì)量問題，制定專項可行解決對策。

1、風力發(fā)電類型及特征

現(xiàn)階段風力發(fā)電主要采用恒速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)，通過保持發(fā)動機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，獲得與電網(wǎng)頻率一致的電能?，F(xiàn)有風力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，主要采用步電機與鼠籠感應電機設備[1]。其中，鼠籠型感應電機轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速，實際結(jié)構(gòu)較為簡單，運行期間的造價低。但在該設備實際運行期間，也存在氣動效率不足、結(jié)構(gòu)負荷較高等問題、在風速轉(zhuǎn)變的情況下，設備也會偏離最佳運行轉(zhuǎn)速。

部分發(fā)電站還會使用變頻恒速風力發(fā)電系統(tǒng)，風電機可以實施變速運行。發(fā)電機的轉(zhuǎn)速隨風速的變化而發(fā)生改變，以捕獲最大風能，調(diào)節(jié)發(fā)電機轉(zhuǎn)速值。通過使用變頻恒速風力發(fā)電手段，還可以調(diào)節(jié)電力傳輸期間的有功功率及無功功率，使發(fā)電機組與電力系統(tǒng)之間形成柔性連接，變頻恒速風力發(fā)電系統(tǒng)比恒速恒頻發(fā)電系統(tǒng)的運行效率更高，可滿足并網(wǎng)操作要求，實際運行期間的安全效益與經(jīng)濟效益更為顯著。

2、風力發(fā)電中電能質(zhì)量問題

2.1電壓偏差及電壓波動

在風力發(fā)電供電系統(tǒng)運行過程中極易出現(xiàn)電壓偏差問題，即理論偏差與實際偏差相差較大，無法從根本上保障電力傳輸水平[2]。在風力發(fā)電并網(wǎng)工作開展期間，雖然借助并網(wǎng)電容裝置補償可以進行電壓調(diào)節(jié)，但電容器在切換過程中也會出現(xiàn)卡頓情況，對電力資源整體傳輸水平造成嚴重不利影響。由于發(fā)電機組在實際運行期間的出力及復合作用始終處于變化范圍之內(nèi)，在受壓力偏差及壓力波動作用的影響下，也會極大程度提升電網(wǎng)運行期間的誤差性。

引發(fā)電壓偏差及電壓波動的原因主要為風力變化。在風力變化期間，風速也會隨之發(fā)生變化，風力發(fā)電機組在啟動、停機運行期間，也會使電壓波動更加明顯。

2.2諧波電壓與三相不平衡

在風力發(fā)電機組實際運行過程中，電力電子元件會產(chǎn)生諧波，導致電能質(zhì)量難以得到根本上管控。風電機組有大量的電力電子元件，在異步發(fā)電機組實際運行時，定子繞組可直接接入到交流電子系統(tǒng)中，接入雙向功率變換器，負責電功率發(fā)出。此種發(fā)電方式會與電網(wǎng)原形波產(chǎn)生疊加作用，導致電力輸出特性的波動程度也會明顯加深，影響電能傳輸質(zhì)量。

3、解決風力發(fā)電中電能質(zhì)量問題的具體措施

3.1應用電壓波動與閃變抑制技術(shù)

在電網(wǎng)運行過程中，供電網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、負荷特性以及電力系統(tǒng)短路容量是導致電壓波動及閃變問題出現(xiàn)的重要因素。在頻繁啟動機組過程中，也會對系統(tǒng)運行造成較大沖擊[3]。因此為有效解決電壓波動及閃變情況，還需要設置補償裝置，最大限度改善設備性能，從根本上提升電力資源傳輸期間的平穩(wěn)性。通過增加降壓、斬波器、串聯(lián)電阻等手段，改善電機啟動特性。架設專用供電線路，控制電壓波動及變閃問題發(fā)生幾率。

3.2應用電力諧波抑制技術(shù)

為根本上保障電力發(fā)電中電能質(zhì)量，還需要注重使用電力諧波抑制技術(shù)。由于在風力發(fā)電中，敏感負荷對濾波效果的要求更高，因此有源電力濾波裝置也被較為廣泛的應用在了風力發(fā)電過程中。相較于無源電力濾波裝置而言，有源電力濾波裝置能夠吸收更多固定諧波，動態(tài)產(chǎn)生與補償諧波形狀一致、相位相反電流，能夠有效抵消非線性負荷產(chǎn)生的諧波電流，實現(xiàn)動態(tài)補償跟蹤目標。

同時，有源電力濾波裝置反應速度快，能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)跟蹤補償，濾波效果不會受到電力系統(tǒng)運行參數(shù)影響。

3.3引入功能設備系統(tǒng)

注重在風力發(fā)電中引入功能性設備，消除有害雜波對風力發(fā)電網(wǎng)絡、機組及設備的影響，以從根本上提升風力發(fā)電網(wǎng)絡整體運行期間的安全性，切實保障電力傳輸質(zhì)量[4]。同時，在機組密集、負荷量較大的區(qū)域接入有源濾波裝置，可以從根本上提升裝置自身的功能性與反應能力，針對電力系統(tǒng)運行期間的閃變頻率變化情況做出及時反應，切實保障電網(wǎng)平穩(wěn)運行目標。

在發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)還可借助動態(tài)電壓恢復裝置保障電網(wǎng)平穩(wěn)運行。借助恢復裝置中的儲能單元、補償裝置、切換設備，立即準確判斷出機組及網(wǎng)絡存在的電壓差過大、電力供應不足問題。將儲能單位儲備的電力注入到網(wǎng)絡中，使網(wǎng)絡電能質(zhì)量能夠得到良好改善，消除風力發(fā)電中的電壓波動、諧波較大問題。

3.4構(gòu)建高素質(zhì)工作團隊

為使風力發(fā)電中的電能質(zhì)量能夠得到根本上保障，還需要構(gòu)建起一支高素質(zhì)工作團隊。借助運行人員專業(yè)技能與技術(shù)保障能力，保障電力資源傳輸質(zhì)量。依照風力發(fā)電技術(shù)、運行維護操作、電力網(wǎng)絡水平等內(nèi)容，在運行工作人員中定期開展專業(yè)培訓。要求運行人員具備故障診斷、風險分析、故障維護等能力，能夠積極參與到電能質(zhì)量保障工作中，及時發(fā)現(xiàn)與解決存在于風力發(fā)電站運行期間的各類問題，從根源處消除風力發(fā)電電能質(zhì)量影響因素。

總結(jié)

總而言之，雖然風力發(fā)電會對電能質(zhì)量造成一定程度影響，但依然具備較高的應用可行性與經(jīng)濟適用性。為從根本上保障風力發(fā)電工作高質(zhì)高效開展，還需要分析導致風力發(fā)電電能質(zhì)量問題的各類原因，對風力發(fā)電模式進行段優(yōu)化，制定出專項可行的風力發(fā)電管控機制。

參考文獻：

[1]劉薇. 風電并網(wǎng)對電能質(zhì)量影響的評估與治理[D].北京交通大學，2014.

[2]孫李堅. 風電接入對配電網(wǎng)電能質(zhì)量影響的仿真研究[D].吉林大學，2017.

[3]易桂平，胡仁杰. 分布式電源接入電網(wǎng)的電能質(zhì)量問題研究綜述[J]. 電網(wǎng)與清潔能源，2015，31（01）：38-46.

[4]李星朗. 基于儲能系統(tǒng)的有源配電網(wǎng)供電末端電能質(zhì)量調(diào)控技術(shù)研究[D].沈陽工程學院，2017.