李洪權

摘 要：發(fā)電技術主要涉及到風力發(fā)電技術、水力發(fā)電技術等，其中風力發(fā)電屬于現(xiàn)階段應用最為廣泛的一種發(fā)電技術。當前中國風力發(fā)電廠建設數(shù)量和規(guī)模不斷擴大，對中國整體電網(wǎng)技術系統(tǒng)產(chǎn)生了更大的影響，一般風力發(fā)電廠都建在人煙稀少的區(qū)域，這就使得風力發(fā)電極易受到區(qū)域內(nèi)各種自然因素的影響，而在很大程度上制約著中國風力發(fā)電的發(fā)展。基于此，相關部門必須強化對風力發(fā)電并網(wǎng)技術的分析與探究，對電能的具體傳輸質(zhì)量進行科學合理的控制，從而更好地推動風力發(fā)電的發(fā)展進步。

關鍵詞：風力發(fā)電;并網(wǎng);電能;質(zhì)量控制

引言

風力發(fā)電具有不可比擬的優(yōu)勢，高效踐行環(huán)境保護戰(zhàn)略，加快風力資源的開發(fā)，并推動風力發(fā)電的快速發(fā)展。風力發(fā)電廠電容量不斷擴增的情況下，對電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，且使得電能質(zhì)量受到不同程度的影響。導致電能質(zhì)量受到影響的主要因素為風電機組輸出功率不穩(wěn)定，而造成上述現(xiàn)象的主要原因在于風力資源的不確定性和風電機組的運行特點?，F(xiàn)階段，我國風力發(fā)電機組并網(wǎng)運行模式主要為軟并網(wǎng)模式，其在啟動時會產(chǎn)生較大的沖擊電流，對電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行產(chǎn)生不利影響，進而影響電能質(zhì)量?；诖耍瑧崂盹L力發(fā)電并網(wǎng)技術，著重分析電能質(zhì)量控制策略。

1風電并網(wǎng)對電網(wǎng)質(zhì)量的影響

1.1諧波影響

在風力發(fā)電并網(wǎng)時，往往會出現(xiàn)很多諧波，這就在很大程度上影響了整個電網(wǎng)的運行情況，具體體現(xiàn)為：①并網(wǎng)過程存在的逆變器會產(chǎn)生諧波;②待將風力電源接通以后，在運行過程中往往會出現(xiàn)諧波。當電網(wǎng)系統(tǒng)中進入了諧波后，這就大大降低整個電網(wǎng)結構的電能質(zhì)量。同時，當下風力發(fā)電并網(wǎng)主要采用軟并網(wǎng)技術，但該技術的使用會使整個并網(wǎng)過程中出現(xiàn)過大的沖擊電流，一旦切出風速小于外界風速，將會造成風機脫離額定處理狀態(tài)，并嚴重影響到電網(wǎng)電能質(zhì)量。

1.2電壓波和閃變影響

隨著風電容量持續(xù)增加，在并網(wǎng)過程中極易影響到電網(wǎng)電壓，形成電壓波動和閃變。若風力發(fā)電并網(wǎng)過程中，連接處與配電變壓器之間的間隔距離太小，風電接入電網(wǎng)后形成的電壓閃變并不會產(chǎn)生較大的影響，但會大大影響到電網(wǎng)電流，從而損壞到發(fā)電的用電設備。同時，當接入風力發(fā)電后，會在很大程度上增大電網(wǎng)電壓，特別是當下風力發(fā)電應用普遍選擇異步電機，在發(fā)電機運行過程中，建立旋轉(zhuǎn)磁場往往會耗費大量的無功功率，這就影響到電網(wǎng)電壓，導致電網(wǎng)線路上的壓降增大。

2風力發(fā)電并網(wǎng)技術

我國現(xiàn)階段風力發(fā)電并網(wǎng)技術主要分為2 種類型，一種為同步風電機組并網(wǎng)技術，另一種為異步風電機組并網(wǎng)技術，無論是哪種風力發(fā)電并網(wǎng)技術，均可以完成電能的供應及有效輸出。

2.1同步發(fā)電機組并網(wǎng)技術

同步發(fā)電機組并網(wǎng)技術的實際工作狀態(tài)能夠在形成無功功率的同時實現(xiàn)有功功率的輸出，其周波較為穩(wěn)定，所產(chǎn)生的電能質(zhì)量較高，確保終端用電設備的正常運轉(zhuǎn)，被廣泛地運用在電力系統(tǒng)中。但其具有一些弊端，即無法有效控制風速，使得運行轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩無法保持穩(wěn)定運行，并對電力系統(tǒng)產(chǎn)生較大的沖擊，降低設備的使用壽命。同步發(fā)電機組并網(wǎng)技術在電力系統(tǒng)實際應用期間，其常常出現(xiàn)運行所需精度與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩之間不符的問題，降低了電能質(zhì)量，難以保障最終形成的電壓與電網(wǎng)電壓保持一致。另外，若電力系統(tǒng)工作人員在進行并網(wǎng)過程中無法高效控制該技術，極易出現(xiàn)失步或者無功振蕩等問題，影響電能質(zhì)量。為了擴大同步發(fā)電機組并網(wǎng)技術的運用范圍，應借助在電機與電網(wǎng)間安置變頻裝置技術實現(xiàn)，加快同步發(fā)電機組并網(wǎng)技術的應用速度。

2.2 異步發(fā)電機組并網(wǎng)技術

異步發(fā)電機組并網(wǎng)技術主要是由異步風力發(fā)電機、風力發(fā)電機所構成，通過有機融合這兩部分，就無需要求異步風力發(fā)電機具有較高的精確度，僅要求發(fā)電機的轉(zhuǎn)動速度和同步轉(zhuǎn)速之間的差別較小即可。同時，異步風力發(fā)電機中涉及到的控制裝置并不復雜，在完成并網(wǎng)后，能夠顯著提升該發(fā)動機的運行質(zhì)量。而異步風力發(fā)電機組并網(wǎng)在具體實踐中，往往會出現(xiàn)一些問題，例如，產(chǎn)生過大的沖擊電流，減小電力系統(tǒng)中的電壓值，引發(fā)運行安全隱患;電力系統(tǒng)會產(chǎn)生無功補償與磁路飽和，這就在一定程度上增加無功激磁電流，減小低電力系統(tǒng)功率值。針對上述問題，相關部門必須切實做好電力系統(tǒng)的監(jiān)督工作，加大對各種問題的預防力度，以此來確保異步風力發(fā)電機組并網(wǎng)運行的有效性。同時，在異步風力發(fā)電機運行過程中，并不要求其調(diào)速具備較高的精準度，因此無需安裝同步設施和進行整步操作，僅需確保同步轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速統(tǒng)一即可，但注意不可存在過大的差距。當異步風力發(fā)電機與風力發(fā)電機相結合以后，其控制裝置相對比較簡單，且異步風力發(fā)電機組并網(wǎng)后，也不會產(chǎn)生無功振蕩或是失步問題，這就有效保障了電力系統(tǒng)運行的可靠性與安全性。然而也會存在一些問題，即兩個發(fā)電機直接完成并網(wǎng)，往往會出現(xiàn)沖擊電流，減少電壓值，在極大程度上影響到電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，因此相關部門必須強化電力系統(tǒng)的監(jiān)督工作，做好相應的預防工作。

3 風力發(fā)電的電能質(zhì)量控制策略

3.1 有效抑制諧波

在風力電網(wǎng)并網(wǎng)的具體落實中，需要科學運用靜止無功補償器來抑制諧波的危險，以此有效提高整體電能的質(zhì)量控制效果。關于靜止無功補償器，其具有極快的反應速度，可全過程跟蹤不斷變化的無功功率，并對因風速不穩(wěn)定而造成的電壓變化等問題進行科學調(diào)節(jié)，從而對諧波進行有效濾除，保障整個電網(wǎng)運行的安全性與可靠性。

3.2 有效控制閃變和電壓波動

在對風力發(fā)電進行電能質(zhì)量控制的過程中，需要注意電網(wǎng)系統(tǒng)中電壓閃變所造成的負面影響，可以通過觀察負荷電流波動情況來提前做好預防。工作人員根據(jù)電流的急劇變化，運用無功電流補償措施，盡可能降低電壓閃變所造成的負面影響，也可以使用有源電力濾波器對電流急劇波動變化進行干預。使用有源電力濾波器最明顯的功能價值在于反應迅速、能力突出，能夠適應各種類型的風力發(fā)電系統(tǒng)，而且可以在風力發(fā)電運行的過程中，可以維持整個電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使電網(wǎng)系統(tǒng)保持更好的控制效果，實現(xiàn)積極應對電壓閃變問題的目的。如果風力發(fā)電系統(tǒng)中出現(xiàn)有功功率之中極速波動情況，會導致風力發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)電壓閃變問題。在這樣的問題狀態(tài)下，針對補償裝置進行無功功率補償能夠發(fā)揮出良好的質(zhì)量控制效果，必要的情況下，可以再針對有功功率進行適當?shù)难a償。使用動態(tài)電壓恢復器通過利用動態(tài)電壓恢復器中的儲能單元功能，將在更短的時間內(nèi)向整個電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)輸入電壓，這樣便可以提高緩解電壓波動問題的效率。目前動態(tài)電壓恢復器已經(jīng)在風力發(fā)電行業(yè)內(nèi)得到了廣泛的普及，是當前風力發(fā)電電能質(zhì)量控制過程中最為有效的手段和途徑之一。但是無論是遇到怎樣的電壓閃變狀況，都需要及時進行無功綜合控制試驗以及快速響應試驗，通過提高工作的效率，來確定無功補償控制策略，可以更好地滿足解決問題的需求，實現(xiàn)最大功能價值的發(fā)揮。在進行試驗的過程中，也需要針對SVG裝置進行檢測，要確保SVG裝置能夠保持安全穩(wěn)定的運行狀態(tài)。

3.3 強化并網(wǎng)管理

在風力電網(wǎng)并網(wǎng)工作中，相關部門需要構建風電信息統(tǒng)計分析系統(tǒng)，其中涉及到風電設計規(guī)劃、前期準備、建設、并網(wǎng)及運行等一系列的信息數(shù)據(jù)庫，可為相關企業(yè)、政府提供真實、準確、高效、公開的風電信息服務。同時，相關部門應強化風電接入系統(tǒng)工程管理，確保風電并網(wǎng)送出，即嚴格根據(jù)相關規(guī)范和標準來有效管理風電接入系統(tǒng)。若風電基地項目的建設規(guī)模較大，應在正式建設前做好風場接入系統(tǒng)與送出工程準備工作;針對地方核準的風電建設項目，應切實做好年度計劃管理;需高度重視風電并網(wǎng)管理工作，結合自身實際情況來制定科學合理的并網(wǎng)檢測等配套標準和要求，構建強制性入網(wǎng)認證與并網(wǎng)檢測制度;還需不斷提升自身的風電并網(wǎng)檢測能力，根據(jù)自身的經(jīng)濟水平來盡量配備足夠的測試設備，組建一支高素質(zhì)的專業(yè)測試人才隊伍，以此來確保大規(guī)模并網(wǎng)檢測工作能夠順利開展。此外，相關部門應強化風電運行管理，積極完善風電功率預測功能，盡快構建風電調(diào)度計劃管理體系及申報考核體制，從而顯著提升并網(wǎng)管理質(zhì)量。

3.4設置控制器

風力發(fā)電所使用的風能是可再生的綠色資源，所以隨著我國不斷推進可持續(xù)發(fā)展理念，使得我國風力發(fā)電已經(jīng)成為國家目前最為重要的扶持項目之一;風力發(fā)電廠在建設規(guī)模上得到了進一步的拓展，電力事業(yè)也憑借風力發(fā)電廠的建設迎來了全新的發(fā)展格局，而對于風力發(fā)電進行質(zhì)量控制則需要根據(jù)風能的特殊性，堅持一切從實際出發(fā)的角度，采取有效的質(zhì)量保障措施，既要保障風力發(fā)電的穩(wěn)定性，也要不斷提高風力發(fā)電的高效率性。在對風力發(fā)電進行質(zhì)量控制時，必須要使用到相應的控制器，主要針對電能質(zhì)量進行控制與管理，同時也需要對電壓進行適當?shù)难a償，電流要根據(jù)實際情況制定出補償預案。結合這些需求，在進行風力發(fā)電場施工建設時，需要設計出綜合型的補償機制以及綜合類型的運行管理設備。行業(yè)內(nèi)最為典型的補償性裝置便是統(tǒng)一電能質(zhì)量方面的設備，這一類裝置能夠?qū)Σ煌拇?lián)或并聯(lián)效果進行融合配置，因此便可以實現(xiàn)良好的補償目的，滿足用戶不同的供電需求。另一方面，具有統(tǒng)一電能功能的控制器往往技術更為先進，能力更為突出，所以在使用的過程中，我們可以采取諧波補償?shù)姆绞剑軌蜻M一步提高風力發(fā)電的質(zhì)量。

3.5 加大對故障的診斷力度

在風電并網(wǎng)工作中，相關部門應注重提高有關工作人員的綜合素質(zhì)和業(yè)務能力，通過定期組織相關人員進行專業(yè)的技術培訓和教育，使之能夠充分掌握風電并網(wǎng)中相關設備設施的結構、故障診斷方法、損失維修方法、日常維護措施等，還需加大先進技術的普及力度，要求相關人員及時掌握無人機風機自動巡航技術、智能識別與檢測報告自動化出具技術等，以此來有效提升相關人員的整體素質(zhì)，為人們提供更加高質(zhì)量的風電服務。

結束語

在當前的物質(zhì)生活水平狀態(tài)下，人們對于電能的依賴性會越來越強，將導致用電量的需求不斷增加。為了更好地迎合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求，未來風力發(fā)電規(guī)模會得到更進一步的推進，而這其中風力發(fā)電并網(wǎng)技術所存在的各類問題將成為風力發(fā)電規(guī)模擴大化進程中的絆腳石，值得業(yè)界人士給予充分的重視。要根據(jù)目前的技術水平以及問題原因，通過采取設置控制器進行諧波控制以及抑制電壓波動與閃變等措施來保障風力發(fā)電的質(zhì)量，推動風力發(fā)電并網(wǎng)技術不斷優(yōu)化升級，為國家電力行業(yè)發(fā)展做出努力。

參考文獻：

[1]夏祥武，田夢瑤.風電并網(wǎng)一次調(diào)頻控制性能研究[J].電氣傳動，2021，51 （05）：70-75.

[2]林濤.風力發(fā)電并網(wǎng)技術與電能質(zhì)量控制要點探討[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2021，20（05）：33-34.

[3]陳美仕.新能源發(fā)電并網(wǎng)對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響研究[J].河南科技，2021，40（04）：128-130.

[4]王棟，孫曉東.三相故障時雙饋風力發(fā)電機并網(wǎng)穩(wěn)定性的改進[J].電子測試，2021（03）：107-108+100.

[5]張小雷.風力發(fā)電和光伏發(fā)電并網(wǎng)問題研究[J].中國設備工程，2021（01）： 206-208.

[6]張政. 分布式發(fā)電并網(wǎng)逆變器的關鍵控制技術研究[D].河北科技大學，2020.

[7]李瓊林，張博，劉云博，陶順，徐永海.風力發(fā)電超高次諧波發(fā)射特性分析[J].電力電容器與無功補償，2020，41（05）：171-179.

[8]李作棟，鄧文華.基于風光互補發(fā)電技術的船舶微電網(wǎng)建模[J].電氣開關，2020，58（05）：67-74.