摘要：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。
关键词：风力发电；并网技术；电能控制
引言
随着技术的逐渐提高，有些问题也随之暴露出来，因为风是自然产物，所以有许多不确定因素，比如风速、风力等，这些不确定因素极大地影响了风电并网之后的系统运行，主要是影响了发电系统的频率、以及电压的稳定，这对于我国发电行业的发展，有着不可忽视的影响，因此，我们必须对此进行研究，从根本上去解决此问题。
1风电并网存在问题分析
1.1运行稳定性问题
风电系统的运行稳定性问题是保障传统电力系统正常高效运行的一个非常重要基础。风力发电机运行动态过程中的出现弱稳定性和弱抗扰性是给电力系统稳定性产生重要威胁的2种不稳定因素。小扰动和大扰动下系统的稳定运行特性是传统的电力系统中常见的技术性问题。运行稳定性的保证是基于负载的动态特性，通过动态功率实时平衡完成，包括系统中的干扰。相关专业研究表明，在风电并网安全性的运行机制上，涵盖各种自动化设备安全性的太偶空以及安全系统防御性的动态控制。风电并网安全可靠的运行通常基于2点：（1）动态有限源控制—主要用于对电力系统的相位和频率波动进行动态抑制；（2）动态无功功率控制—主要用于对电力系统中的电压波动进行动态抑制。风电的波动性和不确定性以及弱稳定性和弱免疫力是影响我国风电长途运输模式及系统稳定性的常见因素。此外，在机电动态时空尺度的干扰下，风电并网动态响应的主要特征还包括弱稳定性和弱免疫性等2个稳定性特征。相比于同步发电机的动态特征机制，机电时标的运行稳定性是其中一个问题之外，在转换器直流电压的运行稳定性问题上较短的时间尺度也是风力发电机存在的运行稳定性问题之一，需要引起重视。同时这也是大型风电集中系统运行过程中存在的另一种重要稳定性问题之一。此外，虽然存在以上问题，但对传统发电它的影响很小，所以在此不再描述其相关特征。
1.2功率可控性问题
从实际的工程运行的角度进行相应分析，以实现基础的功率可控性内容为基础，促进整个合理性的相关功率内容的有效实施：（1）频率变动；（2）由于整个处理的过程中相应的功率变化使得整个可控性的问题得到相应的解决。此外风力涡轮机的有效输出也会由于风速的波动而随时变化。一般，发电机利用其旋转动能提供其额定功率输出的持续时间用惯性时间常数来表征。其规律性表现在：如果惯性时间常数越小，则其旋转动能也会越小，从而故障期间系统频率变化则会越快。
1.3ECS动态响应特性问题
目前，大多数风力涡轮机通过电力电子接口连接，其动态响应特性与传统的同步发电机完全不同。此外，风力涡轮机的现有控制策略通常是在假设它们连接到强电网的情况下设计的，并且在长距离大规模电网连接的情况下，风力发电机与电网之间的连接相对较弱，这使得传统的电力系统稳定控制和故障保护措施难以应对。这必将影响风力发电系统正常安全、稳定的运行。风电可控性和ECS动态响应是风电一体化的主要问题。风电的可控性不足是电力供应稳定和充足的关键原因。有功和无功功率是风力控制的主要方面。从传统电网系统的角度来看，有功功率的控制是保证整个电力系统稳定性和输出功率的主要因素。然而，由于风力涡轮机的特殊机制，风的不规则变化等，风力的电力可控性差。目前，还存在许多亟待解决的问题，例如由风速的极端变化引起的有功功率的巨大波动，这导致整个电力系统的不稳定性增加。导致电力振荡以及风力发电系统的低电压穿越。
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2风力发电并网技术
2.1同步并网技术
同步发电机机组与风力发电机组保持相同步调，是风力发电并网技术实现的最佳效果。对于风力发电来讲，整个过程并不稳定，受风力、风速、风向等因素影响较大，因此发电转子也会产生较大幅度的摇摆，使得风电并网调速难以满足同步发电机的精度，有非常大的可能会出现失步状况。怎样才能够实现和推广风力发电的同步并网一直都是技术研究要点，目前已经取得了初步效果，可以为风力发电与发电运营提供一定支持。
2.2异步并网技术
异步发电动力组和风力发电动力组两者先进行结合然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。风力电机组搭配使用的异步发电机方式，可避免整个系统设置复杂的控制装置，并且在并网后，也不必担心产生无振荡或者失步问题，整体运行状态相对稳定。但是就实际应用效果来看，电力发电异步并网技术还存在一定缺陷，部分情况下在并网后，会因为冲击电流过大、电压降低等因素干扰，而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，甚至整个瘫痪，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。
3风力发电电能控制要点
3.1并网谐波控制
想要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，比较成熟的方法如抑制谐波。可向系统增设静止无功补偿设备，利用其所具有的判断无功功率状态是否变化的特点，来对可能产生变化的无功功率状态进行可靠跟踪，实际应用准确度高且反应迅速。并且，增设的静止无功补偿设备还能够调节电压的起伏程度，例如因为风速变化不稳定时，使得电压大小起伏变化，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。
3.2电压波动与闪变控制
（1）增设有源电力滤波设备。风力发电并网技术的应用，为避免过程中出现电压闪变问题，需要在负荷电流产生较大波动前，对因负荷变化产生的无功电流进行补偿，做到补偿负荷电流的目的。在风力发电系统中，可关断电子设备作为其中的零件之一，将其应用到有源电力滤波设备中，能够通过电子控制设备来将此过程中的系统电源更换掉，实现畸变电流向电压负荷的输送，确定只向负荷电流提供系统正弦基波电流。（2）增设优良补偿设装置。为有效抑制电压波动的产生，可选择向系统增设动态恢复设备以及增设优良补偿装置的方式应对。通过补偿装置自身具有的可存储能量单元，来确保无功功率被提供出去的同时可以再次进行补偿，避免电压变动造成的不良影响，达到控制电网电能质量的目的。
结束语
风力发电是一种新的发电方式，在专业技术水平不断提高的背景下，其受到的重视越来越大。风力发电具有可持续发展特点，且为清洁型能源，必定有巨大的前景。为保证风力发电并网技术的应用效果，需要将风电并入到电网中，实现正常供电。文章对风力发电并网技术以及电能控制要点和策略进行了分析，供参考。
参考文献：
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[2]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（5）：241-242.
[3]徐明.刍议风力发电并网技术及电能质量的提升[J].绿色环保建材，2017（9）：200+202.
论文作者:孙宗辉
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/8
标签：风力发电论文; 电能论文; 系统论文; 风电论文; 技术论文; 功率论文; 电网论文; 《电力设备》2019年第4期论文;