包装企业风电系统电压稳定研究

胡罡

【摘 要】为了解决当前包装企业风电系统的电压稳定特性，笔者在此进行了探究分析。其中包括影响电压稳定的影响因素，即风速、风电输出功率的增加以及系统瞬间故障，这种优化调节方式，不但能够保证风电系统电压处于稳定状态，而且还能提高包装企业机电设备的机械效率。

【关键词】包装企业 风电系统 电压稳定 影响因素

引言

传统包装企业在风电系统改进措施上存有一定的缺陷，一方面由于风电系统中电压、电流的动态变化，造成风电系统负载运行加大，设备有用功率降低。但是通过现有模式的改进，不但提高了设备的机械效率，而且在电压、电流系统稳定性方面也有了逐步的改善。

1 国内外包装企业风电系统发展概况

随着当前科学技术的不断发展，国内外包装企业在设备优化改进措施方面。根据近几年国内外包装企业发展指标进行分析，每年包装企业大约有30%都逐步采用风电系统，该系统不仅节省资源，并且还符合环保标准。根据相关数据表明，如下表所示，其中美国包装企业装机容量最多已达到900MW，每年都以12%的上升指数进行调整。而国内根据我国包装企业的市场分布，其中主要分布于东北、华北以及西北，其中风电系统包装企业数量最多的省份为广东、福建、黑龙江、河北以及甘肃等，这几个省份占有全国总装机容量的30%、22%、14%、12%、10%。全国总装机容量为530MW，我国这种风电系统的改进优化，减少一次能源煤炭使用量700t，并且这种风电系统发电来源广泛，只要有足够的风力，便可进行发电，由风能转化为电能，以便于供包装设备正常使用。

全球包装企业装机容量数据表

国家 美国 中国 德国 法国 韩国

装机容量 900MW 530MW 470MW 420MW 380MW

2 风电系统组成结构

由于包装企业风电系统采用的电能都是来自外部的风电场，当风电场输出功率大于额定功率时便会造成风电系统出现波动性，使其造成包装设备供电系统的损坏。根据包装企业选用风电机组的类型，大多分为：异步发电机、双馈感应发电机以及永磁直驱同步发电机，该电机不仅能够调制风电场的输出功率，而且还能对齿轮箱内转子的速率进行控制，进一步提高设备机械效率。

异步发电机组风电系统组成结构包括：风力机、变速箱、异步感应发电机、无功补偿电容器组，最终与电网终端系统相连，使之构成异步发电机组风电系统，异步风电机组结构组成简便，但是波动性较大，影响包装设备的正常使用。假设异步发电机额定功率为3KW，但是由于设备输出功率较大，超过原有额定功率的波动范围，便会造成包装设备风电系统侧吸收无功功率，使之造成设备的损坏。

双馈感应发电机组风电系统包括风力机、变速箱、转子侧变流器、网测变流器，起主要作用的是转子变流器和网测变流器。转子变流器能够调节馈线内的电流，保证输出功率均匀稳定，其次便是该变流器对电压频率的调整，由发电机输出的交流电压转变为直流电压，交流电压转换至直流电压过程需要对传输波形进行解耦控制。每传输一个波形频段，该PWM变流器便会将传输的正弦波形转变为余弦波形。不改变传输频率、幅值、周期，使之保证电流电压的稳定性。

其次便是永磁直驱同步发电机的结构组成部分，可分为：风力机、永磁同步发电机、机侧变流器、同侧变流器，最终与电网终端系统相连。该发电机不需要齿轮箱对风电机进行提速，以便于更好的控制感应电流。而是采用变流器与电网的并联结构，对电流实现交直交、交变交的交变方式，这种交变方式的电网结构，与双馈线相比，具有与电网终端相隔离的优点，电网运行中的电压不会干扰永磁直驱同步电机中的电压，保证2个电压都处于稳定状态。

3 风电系统对电压稳定的影响

随着风电注入功率的不断增大，导致风电机负荷有功增量增加。根据包装企业风电系统相关数据表明，其中的影响因素包括：风速、风电输出功率的增加以及系统瞬间故障。包装企业风电系统运行功率为总功率40%时，风电系统便会向终端系统吸收无功，减少终端运行系统的负载，提升风电系统电压的稳定性。风速的增加，会提升系统接入容量。当风速增加到额定值时，整个终端运行系统便会处于无功支撑状态，保证设备安全稳定运行。风速会带动齿轮箱转子运行速率的提升，减少外界无用功的增加。风电输出功率的增加也会提升风电系统电压的稳定性，风电机组按照功率因数为1的状态运行，当功率因数小于0.5时，便会造成风电系统电压稳触接点灵敏度的下降，此时风电组的重负荷接点中的电压始终按照最大输出功率运行，运行功率达到10kW。但风电输出功率的增加，此时的运行功率因数便会达到饱和值1，电压VC运行稳定曲线便会始终处于稳定平衡状态。

其次便是系统瞬间故障对电压稳定的影响，根据当前包装企业风电系统的运行状况，其在三相对称故障点设置的间隔时间为0.2s，该运行阶段主要控制母线中电压值的变化幅度范围。假设设置故障点的时间间隔过长，达到2s-3s的间隔状态，便会造成电压长时间处于馈电状态。但是由于设置时间间隔短，并且超负载运行时间能够简化控制，使得电压变化范围在±4%，这种调节范围能够大幅度降低电压输出功率的补偿。

结语

通过对包装企业风电系统电压稳定因素的研究分析，使得笔者对风电系统有了更为深刻的认知。这种风电模式的改进，不但提升了包装企业风电系统的稳定性，对电流、电压进行稳定控制，而且设备的机械效率与原有相比也有大幅度的提升，以此带动企业的发展。

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