关键词：风力发电；发电技术；并网技术；电能质量
引言
作为一种无污染的可再生新能源，近年来风能资源利用发展势头强劲，是我国可再生能源的重要组成部分，也是我国改善能源结构，减轻环境污染的一个重要途径。而风力发电作为最常用的风能利用方式之一，具有无污染、可再生的优点。据国家气象科学院的统计，目前我国风力发电装机容量居世界前列。风能虽然是可再生能源，建设风电场却需要占用土地资源，因此也同样面临着资源合理利用的问题。合理的风电场及风机优化布置是风电场规划的关键环节，布置方案的优劣将直接影响风电场的发电量以及风电场的经济收益水平。
1风力发电并网技术分析
1.1同步风力发电机组并网技术
同步风力发电机组主要是将同步发电动力组和风力发电动力组相结合,在进行同步发电机的运行中,能够输出有效有功功率,且能够为发电机组提供必要的无功功率,促进周波稳定性提升,对于提高电能稳定性具有一定的效用。在目前风力发电中,这种发电机组并网技术应用相对较多。一般情况下,风速波动明显,会造成转子转矩出现较大的波动,影响发电机组并网调速的准确性,将两种发电机结合起来,需要对于这些隐患进行分析,采用在电网和发电机组之间安装变频器的方法,避免电力系统无功振荡和步失,提升并网质量。
1.2异步风力发电机组并网技术
异步发电动力组和风力发电动力组两者在进行结合后保持相同步调运转,则为异步并网技术,与同步并网技术相比,受限的可能性极大程度上地降低,无需风力发电并网调速精准做到与同步发电机精度一致,只需要发电转子运转时风力发电并网调速异步发电机的转动转速保持一定程度的协调一致即可[2]。风力发电机组搭配使用异步发电机的方式,可避免整个系统配置复杂的控制装置,并且在并网后,也不必担心产生无功振荡或者失步问题,整体运行状态相对稳定。但是就实际应用效果来看,风力发电异步并网技术还存在一定缺陷,在并网后部分情况下,会因为冲击电流过大、电压降低等干扰因素,导致风力发电系统异常,尤其是不稳定系统频率值降低过大,会导致异步发电机的电流急剧增大,造成系统运行过载,甚至整体瘫痪,生产安全风险增大,因此想要选择此种并网方式,还需要提前做好相关准备工作,采取一定措施来维持异步风力发电机组的稳定运行状态。
2风力发电并网的电能质量控制措施
2.1合理应用储能技术
存储技术有化学能量存储、物理能量存储、电磁能量存储和相变能量存储等多种类型。物理储能指利用抽水、压缩空气和飞轮等物理方法实现储能的方式。电磁能量存储包括超导磁能存储和超级电容器能量存储。化学能量储存主要是铅酸蓄电池的储能、锂离子蓄电池的储存和钠硫电池的储存,相变能量存储包括冰贮冷的能量存储和相变建筑材料的能量存储。其中,相变储能不以电能的形式释放储存的量能,其工作功率和能量水平相对较宽。然而,随着智能电网的发展,相变储能将在需求侧的管理中发挥更大作用。不同的储能模式具有各自的功率和能量/水平,发挥各自的优势可产生更高的经济效益。储能技术主要利用ESS(Electronic Switching System,电子开关转换系统)将电能转化为化学能等其他类型的能量,进而保证了整个能量有效转换过程中相应的动力释放技术被有效实施,同时促进了整个能量存储过程中相应的技术介质被有效分析。由于ESS通常具有有功和无功功率调节功能,因此确保ESS在风力发电系统(风电场或风力涡轮机)中的正确配置使用,可提高风电系统的可控性、稳定性,也是提高其电能质量以及降低电力系统运行成本的重要保障。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.2电压控制
当大型风电场接入电网时,电压对电网稳定性造成的影响也比较明显,其中电力系统静态稳定器以及自动电压调节的作用非常重要。通过静态稳定器以及自动电压调节并使用高压直流或者高压交流的方式接入电网,可以使双馈风力发电机组向电网发出一定的无功,这样机组和风电场就具备了同样的特性,也就能将电压控制在一定范围内,如果同时结合动态无功补偿,对电压的控制将更为理想。另外,高压交流电在接入电网时如果出现电压方面的问题,对电压稳定性将造成非常严重的影响,因此我国也对电网规范做了更改,风电机组可以帮助因为意外而出现电压跌落的电网恢复正常。通常情况下,导致电压波动的主要原因是风速,而且这个波动的大小和风电的容量关系密切,如果风电的容量很大,那么风速变化对电压造成的影响就很小,反之则会对电压造成比较大的影响。
2.6采用无功功率补偿
在感性元件的影响下,发电系统中一些无功功率呈现出消耗的状态,电压经过感性元件的时候,因为只是无功功率的消耗使得感性元件两边无电压变化,但是当电压较高时,经过感性元件的电流较大会给元件带来间接破坏。这时候,需要结合实际情况采取无功功率补偿技术,并且抑制谐波作用。
2.3并网谐波控制
为降低风电并网对电网运行状态的影响,需要选择合适有效的方法来进行电能质量控制,谐波抑制是比较成熟的方法，可向系统增设静态无功补偿设备,利用其所具有的判断无功功率状态是否变化的特点,对可能产生变化的无功功率状态进行可靠的跟踪,实际应用准确度高且反应迅速。并且,增设的静态无功补偿设备还能够调节电压的起伏程度,例如当风速变化不稳定时,静态无功补偿设备调节电压大小起伏变化,以此来有效消除谐波,保证风力发电机组的运行状态不会影响到电网的电能质量。
2.4完善风电信息分析工作,强化并网管理
针对风电并网工作,要建立风电信息统计分析平台,为公司和政府提供信息服务。建立风电信息统计分析平台,形成涵盖风电规划、前期、建设、并网、运行等全过程的信息数据库,为公司及政府部门提供准确、及时、公开、透明的风电信息服务。加强风电接入系统工程管理,保证风电并网送出。按照相关要求,做好风电接入系统管理工作。对于大型风电基地项目,提前开展风电场接入系统和送出工程前期工作;对于地方核准的风电项目,强化年度计划管理。要重点加强风电并网管理,加快研究制定并网检测等配套规定,建立强制性入网认证和并网检测制度。加快风电并网检测能力建设,增加测试设备,建设测试人才队伍,适应大规模并网检测需求。通过进一步加强风电运行管理,加快风电功率预测功能建设、风电调度计划管理,加快建立风电场计划申报考核机制。
2.5制定相应的能源政策推动市场发展
目前风力发电带来的电能并没有很好地融入市场中,风力发电的商品化程度低,这种市场形势限制了风力发电技术的发展。在目前的形势下,国家政府要制定相应的政策让风力发电实现更好的商品化程度,为风力发电技术的发展提供制度保证，使风力发电与市场的进一步对接,提高风力发电的利用率,进而也会带动风力发电技术自身的发展。
结语
风力发电技术已经比较成熟,而可选择的并网技术虽然实际应用效果良好,但依然存在一定问题,为保证并网不会对电网电能质量产生影响,还需要做更为深入的研究。同时,总结经验确定风电并网电能质量控制的要点,不仅要增设各项设备,还应改善电功率因素,科学合理的选择确定供电线路导线截面等,争取通过多项措施来维持电网的高质量供电。
参考文献
[1]周利鹏.风力发电并网技术及电能质量控制措施探讨[J].科技创新导报,2018,15(36):70-71.
[2]梁佳斌.风力发电并网技术及电能质量控制对策分析[J].电工技术,2018(12):69-70.
[3]林静,蒋雷.风力发电并网技术及电能质量控制策略[J].通讯世界,2018(05):241-242.
论文作者:黄晓芳
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第18期
论文发表时间:2020/3/16
标签：风力发电论文; 电能论文; 风电论文; 电压论文; 技术论文; 电网论文; 能量论文; 《科学与技术》2019年第18期论文;