浅析风力发电并网技术及电能控制

朱志成

（宁夏龙源新能源有限公司，宁夏回族自治区 银川 750002）

引言

风力发电是将风的势能转化为电能，这种发电方式更加绿色环保，而且风能是可再生能源，所以风力发电是一种有非常光明的应用前景的发电模式。随着我国的风力发电技术的成熟，风力发电容量不断增加。但是，风力发电要想得到使用，就要将风电并入电网，才能向千家万户完成供电。而风电并网过程中，却会对配电网产生一定的影响，进而造成供电质量的不稳定。基于此，当前针对风力发电并网技术的研究还需要不断深入，从而更好地实现电能质量的控制，更好地满足社会对电能的使用需求。而且随着风电总量的不断增加，这样的问题也越发显著。只有从根本上解决这一问题，才能够让风力发电更好地为社会做出贡献，在满足社会对电能需求的同时保证电能质量。所以，针对风力发电并网技术展开研究，对于我国当前的风力发电有非常重要的意义。

一、分析风力发电技术的特点和发展状态

（一）分析风力发电的特点

对于风力发电而言，主要是将风的动能转换成为电力，风能作为一种可再生的清洁能源，受到全世界的广泛关注，风能本身是十分丰富的能源，比地球上可开发的水能总量高出十倍左右。我国的风能资源十分丰富，可开发并利用的风能高达10 亿千瓦。风本身就是一种无公害的能源，且在使用过程中是取之不尽用之不竭的一种能源。在全球范围内还存在缺水、缺燃料以及交通不便的城市，选择风力发电能规避出现的诸多能源消耗问题。海上风电也是可再生能源发展的关键领域，与此同时也是促进了风电技术不断进步和产业升级以及发展的必备力量，在现如今能源结构调整等诸多前提之下，采用风电能能够更好地促进调整的体系促进，同时促进我国电力事业的不断发展。

（二）分析风力发电的状态

一是单机容量稳步的提升。从二十世纪八十年代开始，我国的单机功率从五十千瓦为主要的发电功率，从九十年代初期开始提升为一百千瓦到三百千瓦为主的发电功率，从就是年代中期开始提升为四百十五千瓦到六百千瓦为主的发展功率，在单机容量不断发展的过程中看出，我国风力发电技术也在不断扩大；同时还能将调节方式替代传统失速功率调节模式。失速功率调节模式主要存在的问题是由于风力发电组性能受到叶片失速性的影响，整体额定风速持续变高，在风速超过额定数值后发电的功率就会不断下降。通过采用变桨调节的方式，可以更好地避免上述问题，在现如今风力发电技术中得到了十分广泛的应用和推广。二是变速横频方式取代了恒速恒频方式。变速横频的方式能够控制发电机在运行过程中的转速，还能够最大程度上应用风能储备，提升风力机在运行状态下的整体效率，当前我国也已在风力发电期间慢慢采用变速恒频的模式；风力运行的可靠性得到不断提升。风电机组的年使用率已从之前的百分之五十提升到当前的百分之九十五左右，风力发电也变成当前最佳的发电方式，在风力发电机组的运行阶段，会根据实际情况采用计算机技术及自动控制技术，使风机运行能够趋于自动化的发展趋势。

二、分析风电并网对于电网的影响

（一）对电网调度造成的影响

在传统的电网配置过程中，多数的电网是处于较为宽阔的地点，因此地网进行建设的阶段对于整体的线路构架和电网后续的使用维修实施难度相对比较大，并且因为部分电网建设相对缺少资金的投入，因此传统的电力在构建的过程中，智能化设备程度相对比较低，这样的问题就会影响到风电并网对于电网调度造成的诸多因素。此外，虽然当前已对传统电网有进一步的改进，使大部分电网水平在当前的运行性状态下有所保证，但由于人们的生活质量不断提升，对电力的使用消耗也在不断加大，传统的电网线路不稳定等诸多问题在当前的电力使用阶段十分常见。由于部分农村以及偏远地区的经济情况有所限制，在当前的经济状态下网架承载的能力也需随着居民的使用情况不断提升，只有这样才能保证农村的正常用电消耗。最后本身风能在存储的过程中，将会存在相对比较多的不稳定性的因素，在实际并网后将会对电网调度带来直接影响，也会对居民的正常使用带来一定的限制，因此在实际工作中需要引起高度的重视。

（二）对于电力系统稳定性带来的影响

电力系统受到干扰的情况下将会出现电振荡方面的问题，或大或小的干扰都会对电力系统的安全性和稳定性带来不可估量的影响，在电力系统进行设置的过程中，同步发动机供应励磁电流的相关电源及其附属都被称之为励磁系统，一般情况下能够分成励磁功率单元与励磁的调节器。在发电机中最为关键的组成零件就是励磁系统，该系统的运行不仅会对发电机的运行造成不可忽视的影响，也将会对电力系统的稳定性带来不同程度的影响，因此在实际进行工作的过程中，相关人员要引起重视，避免电力系统实际运行受到较大的阻碍，为人们提供出更高质量的电力供应。

（三）分析谐波的影响

结合现如今风力发电并网的实际情况来进行分析，谐波的影响是需要重点面对的问题，风电并网所产生的谐波影响，对于整个电网的状态会带来不同程度的影响，通过对谐波出现的原因进行分析，其主要是来自以下方面：一是因为并网过程中逆变器产生的谐波。二是风力电源接通后的运行，造成了谐波的产生。谐波进入电网后，会对整个供电系统的电能质量造成明显的影响。当前我国风电并网应用较多的为软并网技术，这种技术在并网冲容易出现大冲击电流，这样外界风速超过了切出风速，就会导致风机并不能维持在额定状态下运行，这样也会导致电网电能质量出现下降的问题，导致其电网无法稳定的运行。

（四）分析电压波和闪变

现如今随着可持续发展的理念深入到人们的心目之中，风力发电是作为一种新能源发电的方式，表现出相对较强的成长性，因此最近几年来风电容量保持较高的增长速度，但是风电容量的增加，使其并网对于电网的电压影响相对比较大，具体来说，就是电压波动与闪变。风力发电并网过程中，假如连接位置与配电变压器之间的距离过小，这种状态下风电并网尽管电压闪变的影响相对不大，但是，却会让电流影响变大，进而导致馈线附近电压便显出剧烈的变动，这种变化可能会直接损坏发电机组的设备。另外，风力发电并网后，会使电网电压升高，特别是当前风电并网绝大部分采用异步电机。同时异步电机的持续运转，构建旋转磁场必然会导致很多的无功功率白白损失，再加上功率分布方式对于电网电压所带来的干扰，导致其并网之后一些无功功率将会被逐渐的消耗，因此电网压降迅速提升，导致电能质量受到较大影响。

三、分析风力发电并网电能控制措施

（一）分析并网谐波的控制措施

为了能够更好地避免风电并网所带来的电能质量下降，是需要采取针对性的措施控制电能质量，然而现如今主要的方法便是抑制谐波，具体一点来说，便是通过向系统增加静止无功补偿的设备，之后根据无功功率有无发生变化作为判断标准，对无功功率的展开有效的跟踪。这样的一种方式不但具有很高的准确率，而且还有很快的反应速度。此外，通过增加静止无功补偿设备，还可以对电压的稳定性起到有效的控制效果。比如，当风速波动不稳的时候，电压就会出现电压稳定性的波动，这样就能够达到消除谐波的目的，这样便能够最大程度上降低风力发电并网对于电网质量所带来的影响，不断提高电网运行的整体质量，促进电力行业自身快速发展。

（二）优化电压波动和闪变控制

在风力发电并网的过程中，控制电压波动和闪变主要是通过以下方面达到控制效果：一是增加有绝缘的电力滤波设备。这是现如今风电并网技术中较为常见的一种控制闪变的措施，具体一点来说，就是在负载电流出现波动之前，主动针对负荷变化的无功电流实施相应的补偿，从而达到补偿负荷电流的效果。对于整个风力发电系统来说，将可关断电子设备应用于有源电力滤波设备，这样就能够以电子设备发挥系统电源的效应，从而实现畸变电流向电压符合输送，并且电流均保持为系统正弦基波电流。二是增加优良补偿设备。通过这种措施可以在一定程度上对电压波动实施有效的抑制，进而避免出现问题的情况，摒弃采取增加动态恢复设备的方式，这样一来增加的补偿装置，因为其自身具备可存储能量单元，所以能够在提供无功功率的同时对其予以有效的补偿，这样就能够防止电压波动引发的问题，使电网中的电能质量处于较高的水平。

总结

综上所述，当前，我国的风力发电技术已经有较为成熟的应用，并且已经为社会用电发挥了重要作用。随着社会经济的不断发展，未来风力发电的容量必然会越来越高。但是，我国风电在取得成绩的同时，也要看到与国际先进国家之间的技术差距，尤其是我国的风电技术与世界上的风电强国如德国相比，还有一定差距，具体表现在风电并网过程中容易出现谐波污染与闪变问题，无法保证供电质量的持续稳定性，这样既会影响发电安全，也会影响终端用电安全。所以，要采取有效的方法控制这种不利影响，从而为社会提供更高质量的电能。本文针对风电并网对电能的主要影响展开了探讨和分析，并针对性地总结了相应的优化措施，希望能够对我国风力发电并网起到一定的促进作用，更好的发挥风力发电的价值。