探究风力发电并网技术的应用及电能质量控制策略

王雨思

摘要：在环保大背景下贯彻环保理念，实现再生资源的开发利用，成为现阶段各行业关注的焦点。风能是众多可再生资源之一，可以保护清洁无污染的环境。为满足人们的用电需求，必须在风力发电系统中广泛应用风电技术，为人们提供优质的电能。因此，对风电并网技术进行分类，掌握电能质量管理策略，旨在实现更高的经济效益和社会效益，为风电并网提供具体参考。

关键词：风力发电;并网技术;电能质量控制

一、风电并网的必要性

传统的发电利用煤或天然气燃烧将热能转化为动能，然后再转化为其他电能。它会迅速形成大量的有机氮氧化物和大量的碳氢化合物二恶英，对人类环境健康产生不利影响。此外，有必要处理风力发电造成的二次空气污染。处理费用很高。目前，风力发电与其他太阳能、水电综合发电一样，已纳入国家绿色清洁能源综合发电战略。清洁能源无污染，对促进我国绿色能源的可持续发展具有积极作用。此外，我国风力发电资源丰富，具备发展综合风力发电的良好基础条件。

在中国今年的风电发展五年计划中，2021的目标应该基本实现。根据国家能源局正式发布的《2021年度风电和光伏发电发展建设有关事项通知（征求意见稿）》中国风力发电和光伏发电的年发电量将占整个工业平均能耗的11%，占2021，后续将逐年稳步增长，2025左右将达到16.5%左右。目前，“碳中和”总体发展方向明确，叠加风电产业五年发展规划目标已经确定。预计“十四五”期间，风电年装机容量将继续迎来“质”的快速增长，这确实是风电行业的五年发展目标。

二、风力发电并网技术

2.1同步发电机组并网技术

同步风电并网系统中的三相同步发电机可输出交流电流，通过整流器将信号转换为直流，经电压滤波后直接送入DC/AC作为逆变器的直流输入，然后直接输出满足风电电网性能要求的一定频率的交流电压和并网功率，最后对输入的交流电压进行滤波，直接并网发电。在上述应用过程中，为了有效保证并网电源的利用质量，需要保证单台输出电机功率的实时同步和循环稳定性，同时还可以提供无功功率。也许正是因为这种同步并网系统技术能够具有较高的并网用电质量，所以在现代风力发电中得到了普遍应用。但在风电的实际应用中，由于其风速变频的不稳定干扰特性，在风电并网系统技术的实际应用中容易出现调速转子转矩不稳定的干扰现象，这容易导致其调速和变频性能不能完全满足三相同步风力发电机组的高精度控制要求，导致无效调速、有功功率振荡和调速失步干扰的频繁发生。但在全球电子信息网络技术飞速进步和发展的背景下，通过将调速变频控制装置直接设置在风电机组与风电网的连接方式，也可以有效避免上述干扰问题的频繁发生。也就是说，并网系统技术作为单台同步风力发电机组已逐渐开始得到广泛应用。

2.2异步发电机组并网技术

与同步发电机并网技术相比，异步风电机组并网安全技术不需要高精度的电机组同步调速。只有保持机组的基本同步转速和同步转速，才能真正实现并网运行。异步高速风力发电机组不仅能在电网上可靠稳定运行，而且自动控制系统装置相对简单。然而，随着现代异步高速风力发电机组并网技术的发展，许多安全问题凸显出来，直接影响工厂的电力运行质量，特别是并网运行后直接产生的大磁路冲击励磁电流，增加了异步风力发电机组并网的安全隐患;此外，异步高速风电机组的功率并网后，容易直接发生大磁路冲击饱和功率故障，从而直接增大励磁冲击电流，降低电力系统的工作功率。为了有效保证异步风力发电机组并网后的稳定安全运行，应适当加强对异步风力发电机组稳定运行的安全监督。因此，为了真正实现异步风电机组并网安全技术的广泛应用和推广，电厂电力运行管理部门往往需要首先采取一些相应的安全防范措施。

三、风能质量控制策略

3.1抑制电压波动和闪变问题

针对风电机组在并网系统技术设备应用中容易遇到的电压快速波动和闪变电流问题，有必要实施无功补偿装置，以有效应对电流快速变化的高压电流闪变问题，如电源高压电流滤波器的技术应用，结合断电电子装置的应用，直接替代并网系统中的电源，这种输出正弦畸变基波电流的补偿方法可以保证通过输入将正弦基波电流补偿到供电系统。同时，该补偿装置还充分凸显了其快速的电气响应速度、高电压闪变电流补偿率和高电压闪变可靠性。

在中低压输配电网络中，由于系统功率和无功功率的快速电压波动闪变现象，容易直接引起系统电压波动闪变差问题，这就要求在应用上述无功功率和电能补偿的同时，通过综合应用储能联动电能补偿单元的功率补偿系统装置，可以很好地实现瞬时大功率电能补偿装置。可以说，在实现系统综合功率补偿应用的同时，还可以进行系统谐波功率补偿，有效解决其他系统功率补偿控制器的问题，保证系统功率的使用质量。

3.2改善电能质量

并网运行时，风力发电机组最理想的城市电力运行波形是正弦波。但在实际并网运行中，由于功率直接受自身及其他外部因素的影响，此时的波形不应完全属于正弦波。这直接导致许多大城市的电力系统质量低下，影响人们的日常生活和工作质量。因此，在正确分析直接影响城市电力系统波形质量的主要因素的基础上，尽量不保证无功功率平衡和合理有效的调压供电线路半径。此外，还建议制定相应的导线调压配电措施，有效解决部分调压配电装置负荷大、导线串联不良等用电问题，有效提高城市电力系统质量。

3.3推进电网智能化进程

风电系统并网后，将对我国电力系统的性能产生很大的影响。也就是说，电网系统发生短路故障后，两台风电机组可能会向电网故障区域提供较大的短路并网电流。如果在风电电网的工程设计中没有充分考虑其对两台风电机组的影响，很容易导致作用于风电系统的继电保护制动装置不足，导致系统继电误动，严重影响风电电网的稳定正常运行。此外，两台风电机组同时并网后，风电谐波和风电闪变引起的其他负面影响也十分显著。

結语：

总而言之，并网风力发电是电能输出的关键环节，将风能无缝转换为电能，为风力发电机组的运行和发电提供有效可靠的支持。在能量输出方面，产生风能的电网电压与并网电压保持恒定，提高了风电网络整体供电稳定性。

参考文献

[1]关小明.风力发电并网技术及电能质量控制研究[J].科技风，2020（22）：143.