风力发电并网技术及电能控制分析付雷
发表时间：2019-07-09T11:39:30.917Z 来源：《电力设备》2019年第6期作者：付雷
[导读] 摘要：风力发电技术日趋成熟，电厂容量在不断增加，虽然可以在一定程度上缓解社会生产与电力资源之间的供需矛盾，但是风电总量的增加还是对电网系统产生了一定影响。
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摘要：风力发电技术日趋成熟，电厂容量在不断增加，虽然可以在一定程度上缓解社会生产与电力资源之间的供需矛盾，但是风电总量的增加还是对电网系统产生了一定影响。一般风力发电厂多建设在地广人稀地区，远离供电网中心区域，所需承受的冲击力比较小，在并网时就很容易导致配电网出现谐波污染与闪变问题。并且受风力发电特性影响，其不稳定性也会影响电网整体供电质量。
关键词：风力发电；并网；技术；电能控制；分析
1导言
我国的发电技术十分发达，可以充分的利用天然能量进行转化，达到资源可再生的程度，主要包括火力发电、水力发电、以及风力发电，我国的发电技术更多的是来自风力发电，风的可利用性非常强，因此为了更加充分的利用风力能源，我国的风力发电技术发展的非常迅速，技术的进步促进了我国风力发电厂的建设，对我国的整体的电网技术系统在某种程度上也起到了一些积极地影响，人口密集的区域不利于发电厂的运作，为了减少发电厂对居民的影响，一般会将风力发电厂建立在人口分布稀少的地区，风力发电的供电网络中心相对来说稳定性较弱，对于外界干扰的抗干扰能力也比较差，无法承受过于大的冲击力，因此风力发电系统在发电的过程中经常会出现各种各样的问题，如风力发电中的谐波污染和闪变等问题都是十分常见的。
2风力发电并网技术
2.1同步并网技术
同步发电机机组与风力发电机组保持相同步调，是风力发电并网技术实现的最佳效果。对于风力发电来讲，整个过程并不稳定，受风力、风速、风向等因素影响较大，因此发电转子也会产生较大幅度的摇摆，使得风电并网调速难以满足同步发电机的精度，有非常大的可能会出现失步状况。怎样才能够实现和推广风力发电的同步并网一直都是技术研究要点，目前已经取得了初步效果，可以为风力发电与发电运营提供一定支持。
2.2异步并网技术
异步发电动力组和风力发电动力组两者先进行结合然后保持相同步调运转，则为异步并网技术，与同步并网技术相比，受限的可能性极大程度上地降低，无需风力发电并网调速精准做到与同步发电机精度一致，只需要发电转子运转时风力发电并网调速异步发电机的转动转速保持一定程度的协调一致即可。风力电机组搭配使用的异步发电机方式，可避免整个系统设置复杂的控制装置，并且在并网后，也不必担心产生无振荡或者失步问题，整体运行状态相对稳定。但是就实际应用效果来看，电力发电异步并网技术还存在一定缺陷，部分情况下在并网后，会因为冲击电流过大、电压降低等因素干扰，而导致风力发电系统异常，尤其是不稳定系统频率值降低过大，会导致异步发电机的电流急剧增大，造成系统运行过载，甚至整个瘫痪，生产安全风险增大，因此想要选择此种并网方式，还需要提前做好相关准备工作，采取一定措施来维持异步风力发电机组的稳定运行状态。
3风电并网运转运行实验
3.1动态无功抵偿设备公用特性测试实验
对风电并网运转方式进行实验，动态无功抵偿设备功用特性测试就是其中之一，主要目的就是确定电容抵偿投切的一系列步骤以及操作是否符合相关标准。整个实验操作非常简单，要求在运转机组进行并网的过程中，对发电机的输出功率进行调整，同时还需要改变机组的负载状态。并且，在实际操作中为了降低各项因素对实验结果可靠性的干扰，应尽量保证在尽量差工况以及风速不稳定的发电状态下来进行实验，可最大程度地保证实验结果的准确性。
3.2风电场电能质量测试实验
在进行风电场电能质量测试实验前，应确定风电场风机处于停运状态下，并对所有并网点进行一次全面检测，通过此项操作来验证确定各次谐波电压的安稳度以及电压总谐波是否正常。假如风电场处于正常的运转状态，则应对各功率区间、谐波电压来进行测试，由此便可来判断风电场谐波电流是否符合相关标准。
4风电并网对电网质量的影响
4.1谐波影响
风力发电并网过程中会产生一系列谐波，而对电网整体运行状态产生影响，主要可以从两个方面来进行分析。第一，并网时涉及到的逆变器形成的谐波。第二，接通风力电源以后，运行时也有可能会产生谐波。谐波被引入电网中，会直接影响整个结构的电能质量。另外，现在风力发电并网常用的为软并网技术，整个并网过程会产生较大冲击电流，如果切出风速小于外界风速，风机便会脱离额定处理状态，同样也会对整个电网电能质量产生影响。
4.2电压波与闪变
风电为一种清洁型能源，但是因为近年来风电容量不断增加，并网时很容易会对整个电网电压造成影响，产生电压波动与闪变。如果风力发电并网时，所选连接位置相距配电变压器过小，风电接入电网后产生的电压闪变只会造成比较小的影响，但是此种接入方式会对电流产生较大影响，馈线附近的电压会出现大幅度的波动，进而会造成发电的用电设备受损，导致风力发电无法正常进行。另外，接入风力发电后电网电压还会增大，尤其是现在风力发电应用最多的是异步电机，发电机处于正常运行状态下，构建旋转磁场需要消耗大量的无功功率，而功率分布方式的变化直接影响着电网电压，并网后会消耗掉一部分无功功率，进而会使得电网线路上的压降增大。
5风力发电电能控制要点
5.1并网谐波控制
想要降低风电并网对电网运行状态的影响，需要选择合适有效的方法来进行电能质量控制，比较成熟的方法如抑制谐波。可向系统增设静止无功补偿设备，利用其所具有的判断无功功率状态是否变化的特点，来对可能产生变化的无功功率状态进行可靠跟踪，实际应用准确度高且反应迅速。并且，增设的静止无功补偿设备还能够调节电压的起伏程度，例如因为风速变化不稳定时，使得电压大小起伏变化，