柔性直流输电技术在风力发电系统中的应用

黄兴富

（桂林供电局，541002）

柔性直流输电技术在风力发电系统中的应用

黄兴富

（桂林供电局，541002）

随着人们越来越将环境保护作为科学发展的重要基础，最清洁的风力发电技术将是未来电力发展的一个重要方面。下文首先论述柔性直流输电体系的发展情况，简介柔性直流技术在我国电力系统中的相关优缺点及其在电力工程中的使用范围。接下来是对我国风力发电的实际科研进行探索，最后探讨柔性直流输电技术在风力发电中的并网使用。

环境保护；风力发电技术；柔性直流输电技术

0 引言

我国在国家规划中，将大力发展与建设自然能源的风力发电技术，希望能够克服在风能发电过程中存在的并网及电力运输方面的难题，需要将目前风能发电的结构做出相应的规划，确保能够维持目前风能发电产业的发展态势。在未来五年里让中国风能发电年装机增长数量达到十五至二十吉瓦总量。同时大力开发海上的风能，为环境的清洁做出贡献，维持生态更好发展。

1 目前我国柔性直流输电体系的发展状况

1.1 柔性直流输电的基本原理

在上世纪九十年代前期，一般的直流输电设备及交流输电设备就开始达不到经济发展的要求了，该时期加拿大最先引出了柔性直流输电的相关基础理论，随后此理论受到世界各国科研机构的广泛注意。在上世纪九十年代末期，瑞士的ABB公司最先运用柔性直流的输电科技在工程中，同时进行专利申请，专利名称是轻型直流输电技术。随后使其在实际工程中进行充分使用。在2006年我国举办的有关柔性的轻型直流输电体系重点科技探讨会中，与会人员结合我国电网体系发展的具体状况，发表了属于我国的柔性直流输电的发展方向意见，同时为了规避不必要的专利纠纷，此项技术在我国被称为柔性直流输电技术。

柔性直流运输电力科技为一类基于电压源改变电流、脉宽控制器、可调开关元件的全新直流输电科技。其为偏远的孤岛供应电力、地区输配电力网络的大容量改进、结构交叉式的并网、风能发电电场的并网等各个方面得到科学合理的使用，其拥有较强的科技与经济优点。柔性直流输电科技同原本的直流输电科技相比，其可以快速的提供有功功率运行与无功功率运行的改变、完善供电的质量、减少谐波所占比例，将潮流调节运用到实现电力系统中来。如果电力系统存在问题时，工作人员在运用柔性直流输电的技术时需要融合电力系统的实际状况对电力系统进行有功功率情况及无功功率情况的帮助，确保体系能够合理稳定的快速工作，为电力体系的输电环节提供安全保障。

1.2 柔性直流输电科技在实际运用中的优势

柔性直流输电科技运用的是脉冲宽度调节的元件来运输电能，其余以往的高压直流体系及交流体系相对比可以发现，在诸多部分拥有显著的科技优点。

其中柔性直流输电体系运用能够自动控制开关的电流是有特定元件提供的技术支持，可以有效降低滤波仪器的运用，当其在低通滤波的状况中也可以取得想要的交流电压与电流，但以往的直流输电科技是通过晶闸管构成的，因此没有自动的关断能力。还包括因为稳定监控换流场所与柔性直流输电体系中的交流源是没有必然联系的，所以能够抵御交流源的干扰行为，因此可以使交流电压存在问题时直流运输仍能够继续工作。

2 风能发电的理论基础与较远距离的大功率运输

在规定频率下同步发电设备及不同步发电设备中，如果风的速度产生改变时，那么风力发电设备还会以原有的速度运行，来保障其提供的电力规律性。与此同时，其叶尖的速度会相对变慢，所以在该种状况下一些风能发电设备未能拥有姣好的风力转变能力。变速恒定频率的风能发电设备运用新的风能转电科技，其能够将风电机设备中最好的叶尖速度情况中的风速进行监控，来保障更好的运用风能。变速恒定频率的方式与恒速恒定频率的方式相比，拥有更好的利用率，可能很好的提高阵风的利用率同时可以较好的增加功率系数等不同结构的优势。就现在科学技术而言有两种科学手段来提供变速恒定频率，为交流的励磁双向反馈型的风能发电方法与永磁性的直驱风能发电方法。

永磁性的直驱风能发电体系内的风能设备与同步风能发电设备二者之间运用相接藕合的结构联系起来，此种形式可以有效控制剩余风能发电设备体系中的存在问题较多与保护难度较大的加速齿轮元件，使发电体系的设备构造简单化。我们知道永磁性直驱发电设备的构造为：风能设备同永磁性发电设备相互结合，其提供出的存在波动性的三相的交流电能，需要最先通过整流元件成为稳定性是电能，接着通过逆变元件成为频率一定三相的交流电能，最终通过升压元件与电力系统结合并网。伴随着全新型的风能发电电场的建成，设备装机容量不断增长，长距离与较大功率的运输将为其提供技术保障。

不过我国已有的直流输电网络中的换流场所运用部分监控元件来提供有源的电力逆变，所以其的供电能力受到限制，比如就能选择向有源的负荷进行电力保障。当电力系统的电压值达不到要求时该类换电流行为存在换相不成功的情况，降低运输电能的稳定性。

3 柔性直流输电的风电中的实际应用

3.1 在风电中具体实际问题

就目前我国电力系统来讲，风能发电区别传统能源的优点重点体现于下面几个部分：

第一部分目前风机设备的输出电能在外界风速的影响下存在不稳定情况，虽然上文阐述其能够被预测或控制，但是现在条件下还存在部分的不可预测及控制的情况，此情况为电力系统工作者的调度工作提出挑战。

第二部分风机设备的构造不同，现在通用的大致分为非同步与同步及双反馈这几类发电设备。形成无功的问题，因此造成了电力系统的电压存在误差的故障，以后要在设备元件制造时将重点完善无功补偿问题与输出电压调控机制，来降低其对电力系统的影响。

第三部分风电的科学点往往同一般发电设备不一致，造成现代的电力系统工作的规范性有待提升，必须提供专业性的改造与补充。风电设备的技术拥有其特有的工作原理，所以要完善相应设备的操作方法及使用条例。

第四部分风电场通常与用电地方存在较远的距离。此现象为电力的运输造成了难题。可能已有的电路结构及框架不能满足要求，需要加大对电网范围的建设。任何地方，电网的扩建都是最重要的困难，其不仅使供电成本增加，还会因为长距离造成电能的损失。

4 结语

随着科技的不断跨越式发展，我国柔性直流的运输电力科技将比任何运输电科技都有绝对性优势，我们有理由相信在未来电力系统中该种科技将带动清洁的风能发电、生物科技发电、废弃物发电及电力网络的运输配送电能合理性等各方面的发展。我们可以得出柔性直流的输电技术为在电压源的换流器之上的一类更科学的直流运输电形式，在对其进行深入探究后，我们有信心相信该项配电技术将在未来电力系统中占有一席之地。

[1]尹寿垚,翟毅,吴昊,季堃,宋鑫,杨启京. 基于柔性直流输电技术的分布式发电在城市电网中的应用[J]. 江苏电机工程,2013,04:9～12.

[2]付媛. 基于柔性直流联网的风力发电系统的协调控制研究[D].华北电力大学,2014.

[3]宋健. 含柔性直流输电系统的潮流计算方法研究[D].沈阳工业大学,2014.

[4]李童,胡月双,姜威,王广庆. 轻型直流输电技术在近海风力发电系统中的应用[A]. 中国造船工程学会近海工程学术委员会.中国造船工程学会近海工程学术委员会:,2009:5.

Application of flexible HVDC technology in wind power generation system

Huang Xingfu
(Guilin Power Supply Bureau，541002)

With the development of environmental protection as an important basis for the scientific development,the most clean wind power generation technology will be an important aspect of future power development.This paper discusses the development of the flexible HVDC system,and briefly describes the advantages and disadvantages of the flexible HVDC technology in the electric power system of China and its application in electric power engineering. The next is to explore the practical scientific research of wind power,and finally to discuss the use of flexible HVDC technology in wind power generation.

environmental protection;wind power generation technology;flexible HVDC technology