风力发电并网技术及电能质量控制研究

吴敏辉

摘要：本文对风力发电并网技术进行了介绍，其中主要介绍了同步风力发电机组并网技术与异步风力发电机组并网技术两方面，并分析了两种技术对电能质量的影响，同时提出了控制电能质量的方法，主要是闪变与抑制谐波以及电压波动两种方法。希望通过本文能够帮助企业更好的应用风力发电并网技术，是企业能够更好的控制电能质量。

关键词：风力发电；并网技术；电能质量控制；措施

引言

随着我国风力发电事业的发展，规模不断扩大，其并网对整个电力系统的影响不可忽视，如电压波动、闪变问题，以及谐波等，不但对电力系统的安全稳定运行造成严重影响，而且影响电能质量。为了实现风力发电的安全并网，消除不良影响，现代电力电子技术的应用必不可少。

1风力发电并网技术

选择好合适的风力发电并网技术对于企业来说十分重要，要求发电器输出的幅值、电压频率及相位方面都需要与电网系统抑制。风力发电在并网过程中，其对电网产生的冲击力会随着风力发电机机组整体容量的增加而上升，如果并网遭受到过大的冲击力，电力系统的电压值会因此下降，塔架、发电机等机械部分也因此会产生磨损，如果并网遭受较大冲击的时间过长的话会不同程度的影响到其他挂网机组，系统甚至可能会被瓦解，所以选择好合适的并网技术十分重要。

1.1同步风力发电机组并网技术

实际工作状态的同步发电机能够同时形成无功功率并且输出有功功率，周波因此能够确保稳定，因为其生成的电能质量高，所以应用在电力系统中的几率高，大部分企业都应用着同步风力发电机组并网技术。但同步风力发电机组并网技术也存在着实际使用过程中无法有效控制风速，难以保持稳定的运行转子转矩，实际的并网过程中会出现同步发电机所需精度与转子转矩难以相符的问题。与此同时，如果工作人员在并网实现以后没有控制其，有可能会出现失步或无功振荡问题，重载状态下尤其明显。应用同步风力发电机组并网技术的受阻主要问题如上，而在电力电子技术迅速发展的今天，可以通过利用技术避免以上问题，如在电机与电网中安设变频装置等。

1.2异步风力发电机组并网技术

异步风力发电机组并网技术与同步风力发电机组并网技术相比，不需要高精度的机组调速在实际工作中，不需要保持同步或是整歩操作与设备，基本保持转速与同步转速相同就可以实施并网。异步发电机与风力发电机组相搭配具有着不需要复杂控制装置的优点，这得益于其只需要依靠转差率便可以调节负荷的特点。其并网后不会出现同步风力发电机组并网技术那样失步、无振荡的问题，其运行时有着较强的可靠性，稳定性高。但是异步风力发电机组并网技术也有一定的缺点：

（1）大冲击电流容易在工作人员直接进行并网操作时产生，导致电压下降，不利于系统的稳定运行。

（2）系统需要工作人员补偿一定的无功功率，因为异步风力发电机组并网技术系统自身无法形成无功功率。

（3）同步转速会随着不稳定系统频率超过上限的同时相应的加快，会使异步发电机转化为电动状态由原来的自发电状态，而异步发电机电流也会因为不稳定系统频率值下降而大幅增加，过载现象也会因此产生。在使用异步风力发电机组并网技术时需要有工作人员确保发电机组能够一直处于稳定运行的状态。

2风力发电并网运行试验

2.1关于软并网的功能试验

提高异步发电机组主轴的速度，转速是同步速度的92%～99%时，触发并网接触器，发电机便通过双向晶闸管实现和电网的连接，通过对晶闸管触发单元的有效控制，将其导通角慢慢变大到180°。对晶闸管导通角打开速率进行控制，以保证并网时出现的冲击电流不会影响系统。在完成暂态过程时，将旁路开关进行闭合操作，同时短接晶闸管。

2.2关于电能质量的试验

在对风电场进行保护的阶段，对屏取三相电压与电流进行计量，检测并网点的电压闪变、谐波及偏差等各种相关指标。在风电场停止运行阶段，对并网点电压总谐波畸变率和各次谐波电压进行检测。在风电场处于正常运行状态时，对各功率区间并网点的谐波电流与电压进行检测，测出风电场95%的谐波电流。

2.3关于动态无功补偿装置功能的试验

机组并网运行时，对发电机的输出功率进行调整，以观察负载不一样的情形下，其电容投切状态会不会出现异常情况。在测试动态无功补偿装置的功能时，必须测试其在最恶劣工况下运行的状态，包括：

（1）风电大发工况。在这种运行条件下，风电场输出线路处于重载状态，无功损耗最大，而母线电压却处于低水平状态。所以这种工作状况一般只进行容性无功补偿试验。

（2）风电小发工况。在这种运行条件下，输电线路具有比较大的充电功率，母线电压处于较高水平状态。所以，这种工作状况一般只进行感性无功补偿试验。在这两种恶劣的工况下，不但要测试暂态过程中装置的响应情况，而且要测试稳态下电压无功的综合控制情况，通过这些试验对无功补偿控制策略进行正确性的检验，并检验SVG装置是否能够稳定运行。

2.4关于风电机组低电压穿越能力的试验

电压突然下降不但会对电网造成影响，而且还会影响风电场内正在运行的发电机组，此时需要使用限流电抗进行控制。进行试验时，需要以现场情况为依据，对限流电抗阻值的大小进行调整，降低电压跌落对电网产生的不利影响，对风力发电机组的暂态响应不会造成明显的影响。无论是在电压跌落发生之前还是之后，都可以利用旁路开关对限流电抗进行短接。短路开关通过短路电抗实现闭合，两相或者三相连接短路电抗，对电网故障进行模拟，以对电压跌落的情况进行测试。在测试过程中可以对电抗阻值进行调整实现不同程度的电压跌落状况。

3控制电能质量的具体策略

3.1抑制谐波

对电能质量进行控制首先可通过抑制谐波来实现，在系统中添加静止无功补偿设备，电抗器、可投切电容器等装置使禁止无功补偿设备中所包含的，其能够确认无功功率有没有出现变化，对变化状态的无功功率加以跟踪，具有反应速度快，反应及时的优点。静止无功补偿设备能够有效调节电压起伏现象，如风速不稳定所导致的电压起伏现象，最终达到消除谐波的效果，使风力发电机组运行状况不影响到电网电能质量。

3.2抑制电压波动以及闪变

3.2.1添加有源电力滤波设备在系统当中实际工作中为了避免电压闪变现象的出现，可以再剧烈波动负荷电流出现的时候，对因为负荷变化导致的无功电流加以补偿，使负荷电流得到及时补偿。可关断电子设备是有源电力滤波设备中所用到的电子零件，因此系统电源可以用电子控制设备替换，向电压负荷输送畸变电流，使系统能够确保把正弦基波电流只向负荷提供。有源电力滤波设备有着反应速度快、电压波动范围大、设备可靠性强，稳定率高、闪变补偿率高的优点。

3.2.2添加动态电压恢复设备在系统当中

可以添加动态电压恢复设备在系统中在中低压类型配电网的情况下，因为其同样会发生电压闪变问题在有功功率高速波动过程中。与此同时需要更加优秀的补偿装置，补偿装置要在提供无功功率人员掌握该设备的使用方法，避免在施工时出现失误。最后，对施工机器要定期的维修和保养，最好是有专门的人保管，负责一切事项。对材料和设备一切相关数据都要整理归档，为以后使用时出现质量问题查找提供便利的条件以及为更好的掌握设备操作方法做好准备。要想做好工程就要把建设中的各种检测做到位，尤其是对于那些项目大、工期长的施工工程，技术检测是前后工程衔接的关键。

结语

路基路面的检测与质量控制作为公路建设的支撑点，应为业界研究的重点问题。在当前的时代发展，检测技术越来越好，高新科学技术与控制策略应用越来越广泛，如何加强试验检测力度，提高公路工程质量值得广大同行共同探讨。

参考文献

[1]郑建颖.农村公路路基、路面压实度检测存在的问题及对策[J].交通世界（工程技术），2015，（80）：126-127.

（作者單位：福建省电力有限公司）