浅析风力发电并网技术及电能控制策略

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1、浅析风力发电并网技术及电能控制策略路立仁摘要：作为一种可再生资源，风能的应用得到了国家的鼎力支持。随着近年来风力发电厂的规模日益扩大，其在我国电力领域中所占据的比重也逐年攀升。但是，基于风能的特殊性，风力发电厂往往都建立在人烟稀少的区域，所承受的冲击俨然更大，倘若不有效解决，那么就极有可能对整个电网带来谐波污染以及各种质量问题。本文重点对风力发电并网技术进行了系统分析与探讨，并提出了科学的电能控制策略。关键词：风力发电；并网技术；电能控制；策略近年来，随着电力电子技术的不断发展，其在电网接入与控制等方面为风力发电的性能改善提供了崭新的途径。成本越来

2、越低的电力电子技术不仅可以通过对扇片速度的调整来获得更多的风能，同时还可以为风电并网系统中所存在的各种电能质量问题（如谐波、无功等）提供科学有效的解决方案。正因为有着电力电子技术的支撑，风力发电备受关注，而作为风力发电中的关键技术，并网技术将直接决定风力发电的最终效果，因此我们有必要对其进行深入研究，力求最大化发挥出该技术的效能。一、风力发电并网技术所谓风力发电并网技术，其实就是指发电机输出的电压，其无论是在频率、幅值上还是在相位上，均与电网系统的电压保持一致。然而，由于风力发屯机机组容量的□益增大，发电电力的并网对电网的冲击也越来越多。基于此，选

3、择科学合理的并网技术对于风力发电来说是相当关键的。（-）同步并网技术事实上同步风力发电组就是风力发电机与同步发电机的有机融合。同步发电机在正常运行的过程屮，不仅可以有效输出有功功率，同时也能够提供无功功率，而周波的稳定性也较强，因此整体电能质量会明显提高。正因为此，目前很多电力系统都选择采用同步发电机。然而，近年来同步风力发电组（即同步发电机与风力发电机的融合）逐渐成为了电力专家的重点研究对象。一般情况下，由于风俗波动相对较明显，相应的转子转矩也会因此出现大幅度波动，所以这就直接导致了并网调速难以在精度上满足同步发电机的要求。倘若并网之后,如果相关

4、人员没有充分考虑到这些问题，整个电力系统就极有可能出现失步或无功振荡现象（尤其是在重载运行吋）。基于上述问题的存在，同步发电机并没有得到大规模应用，但随着近年来变频装置的不断研发，这些问题己经得到了一定的改善，因此我们有必要再次对同步并网技术引起重视。（二）异步并网技术较之于同步风力发电机组，异步风力发电机组由于在运行过程中是依靠转差率来实现对负荷的调整，因此调速精度较低。那么在这样的情况下，我们并不需要进行同步设备与整步操作，只要转速接近于同步转速的时候即可实现并网。异步发屯机组的最大优势在于控制装置相对较简单，并网完成之后不会出现异步或无功振荡

5、现象，具有较强的稳定性、可靠性。但任何事物都无法做到十全十美，异步风力发电机组并网技术在运行中依旧存在一些漏洞与不足，比如直接并网有产生大冲击电流的可能，这会导致电压急剧下降，对整个电力系统运行的安全性带来严重影响。与此同时，由于电力系统本身是不存在无功功率的，因此始终都有必要进行无功补偿，然而过高的系统电压必然将导致磁路饱和，促使无功激磁电流不断增加、定子电流过载，这样的情况无疑将导致功率因数下降⑴。基于此，异步风力发电机织必须在严格监督的情况下运行，并需要采取科学措施来保证其安全性。二、电能质量控制策略（-）电压波动和闪变的控制策略第一，有源屯

6、力滤波器。对于电压善变的控制，理应在负荷电流发生急剧波动的时候进行，在负荷变化发生的时候，应及时对无功电流进行补偿，以此来让实吋补偿负荷电流。同时，因为有源电力滤波器釆用的电子器件是可以关断的，所以电子控制器完全可以替代系统电源，以此来输出畸变电流到电压负荷，只要保证系统只为负荷提供止弦基波电流即可。从整体上来看，有源电力滤波器具有电压波动大、响应速度快、补偿容量小、补偿率高、控制能力强、运行稳定可靠等特点，对于电压波动的控制而言，其必然具有较大的作用。第二，动态电压恢复器。在中低压配电网中，有功功率的快速波动现象也将导致电压闪变问题的出现，因此补

7、偿装置的科学性、有效性就十分关键了。除了要进行必要的无功补偿之外，我们述应该适时进行有功补偿。然而，由于带储能单元的补偿装置可以实现对电能质量的有效改善，因此其完全可以取代传统的无功补偿装置。那么，对于本身就带有储能单元的动态电压恢复器而言，其能够以正常电压以及故障电压的差值在ms级内将电压注入到系统中，这样的方式可以有效解决电压波动、谐波等动态电压质量问题。（二）谐波的控制策略第一，增加换流装置的脉动数。作为电网中的主要谐波源之一，换流装置所产生的谐波主要集中在特征谐波上，所含有的非特征谐波含量一般都较少。由于特征谐波的频谱为n二kp±1,所以我

8、们可以知道在脉动数p增加的情况下，n也会随Z增大，而工n、工1/n（谐波电流）也将因此而减少。基于此，通过对整流脉动数的增