风电系统中电压波动因素及抑制措施的研究

孙辉 程志明

摘要:由于洁净并且可再生,风力资源被越来越多的应用于发电系统中,但是由于技术的不成熟,还存在许多难以解决的问题,电压波动就是其中值得特别关注的问题之一。本文简要介绍了电压波动及其产生原因,并在此基础上提出了几点的应对措施。

关键词:风力发电电压波动电能质量

中图分类号:TM246+.5 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)04(c)-0127-01

由于能源的日益短缺和人们对环境保护的要求越来越高,清洁可再生的风能以及洁净的风力发电技术被越来越多的应用。发展風力发电技术成为我国改善能源结构、保护环境的重大举措,成为我国未来能源利用与工业发展的战略组成部分。但是,由于风资源的间歇性、随机性造成风力发电的不稳定性,加上电网负荷的波动性等因素的影响,使得在利用风电时有较大难度,会增加电网的调峰、调频、调压难度,严重影响输电变电设备以及用电设备的安全。

电压波动是影响风力发电电能质量的主要负面因素之一,对于发电环节、配电环节、用电环节等都会带来较大的危害,因此作为电力工作者,有必要加深对电压波动的认识与研究,以便在以后的学习工作中更好地应对可能出现的问题。

1电压波动及其产生原因

电压波动是指一系列电压变动或工频电压包络线的周期性变化。在风力发电系统中,引起电压波动的最根本原因是发电机组输出功率的变化,而引起发电机组输出功率变化的原因多种多样,现简要介绍几个主要原因。

1.1 风资源的状况

风力发电靠风力吹动发电机做功,将风能转换为电能,风能是发电的基础,因此风资源质量的好坏会影响电能的质量。例如平均风速、湍流强度等都会影响到风力发电机组的输出功率,进而引起电压波动。

1.2 风力发电机组本身的特性

风力发电机组的作用是将风能转换为电能,在整个过程中是作为至关重要的中间环节的,因此,机组的特性对能量转换的质量、效率等都有较大的影响。例如,变速机组与恒速机组对于相同的风况的响应是不一样的;风电机组的起停、切换也会对电能质量造成影响,影响输出电压、输出电流的稳定,有可能引发电压波动。

1.3 大功率设备的起停

目前,发电系统供给电能的很大一部分是用于工业生产,而工业生产中要用到许多大功率设备,例如挖矿设备、炼钢设备,由于工业发展的规模越来越大,这些设备的额定功率也越来越大,启用这些设备的直接结果就是导致电网电压波动。当然,停用这些设备的时候就如同大面积停电,必然也会引起电压波动。

此外,发电机组的控制系统,操作人员的操作技术,带冲击负载的大功率设备的起停等状况都会引起一定程度的电压波动。

2应对及抑制措施

由于引起电压变动的原因是多种多样的,相对应地就需要许多抑制措施来处理不同状况下的电压波动,但归结起来如下几种主要措施可以应对大部分情况下的电压波动。

2.1 选择发电及并网时间

由于风资源的不稳定性,可以选择发电时间以及并网时间,例如可以通过研究不同季节、不同气候条件下风资源的特性,只选择风力较稳定的时段进行发电以及并网,这样可以大大减少因为风资源的不稳定性而引起的电压波动,减少在应对电压波动方面的投资,但缺点是不能够充分利用发电机组,对于建设成本的回收需要更长的时间。

2.2 提供特殊供电

对于拥有大功率设备以及带冲击负载设备的工厂采取特殊供电,对于用电量特大的工业场所采取特殊供电。此处提到的特殊供电有多种不同的供电方法,例如对于大负荷的用电设备设施,可以采取独立回路供电,这就可以保证该设备负荷的变化不会影响到其他设备;对于带冲击负载的设备采用更加可靠的专用的变压器供电,同样可以削减对其他设备的影响。可见特殊情况可以特别对待,这也是比较简单且行之有效的措施。

2.3 采用电力稳压器

伴随着电力电子技术的飞速发展,研发电力稳压器的技术也得到了较大提高,目前已经有许多质量可靠的稳压器面世,因此,在配电系统中可以更多的选择电力稳压器,以保证在供电电压有波动以及负载功率发生变化时电力系统输出电压的稳定,确保发电、供电以及用电安全。

2.4 研发更加先进的紧急控制技术

在电力系统内,需要优先做到的是预防事故的发生,防患于未然,但是,由于发电供电技术是一门尖端技术,想要较好的掌握这门技术难度较大,不可避免的会遇到各种各样的难题,这就需要掌握紧急控制技术,以便出现紧急状况时,及时控制事故的波及范围,将损失降到最低。

2.5 建立应对弹性机制

由于各种原因的影响,会引起功率、电压以及电流的不同程度的波动,这就需要发电系统以及输电供电系统都要有一定的弹性机制以应对这些波动,也就是说,在负荷等条件发生变化的情况下,电力系统能够保持稳定。例如在新建以及改造变电站时尽可能的选用有载调压变压器。

参考文献

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