摘要：第二次工业革命带来了电力资源，也开启了人类崭新的生活。电能不仅是工业化社会的基础，也是推动人类社会不断向前发展的必不可少的资源。随着可持续观念的深入，电力这一清洁能源在我们的日常生活中更是扮演起了更加重要的角色。与此同时，风能作为一种清洁、可持续的能源，被越来越广泛地应用于发电领域。本文首先阐述了风力发电并网技术的发展现状，并对保障电能质量的途径进行了探讨。希望能够给相关工作者有所启发。
关键词：电气工程；自动化；发展前景
引言：随着能源问题和环境问题的日趋严重，世界各国都在重新调整各自的能源策略，大力开发新能源。风能是一种取之不尽、用之不竭的可再生能源，被广泛地应用于风力发电并网领域中。目前，我国风电发展进入一个快速发展时期，2006年是我国实施《可再生能源法》的第一年，此后，风电建设步伐明显加快。但是，冰冻三尺非一日之寒，提高风电发电并网技术也绝非一日之功，风力发电并网技术与其他的发电技术存在着一定的差别，在技术上也存在着各种难题。路漫漫其修远兮，站在新时代的起点，面向崭新的社会形势，我们必须以更加精湛的工作技能与更加负责的态度，参与到风力发电并网技术的建设中，共同保障电力质量。
一、风电并网技术发展现状分析
伴随着我国经济事业的不断繁荣发展，我国各个领域也都呈现出欣欣向荣的景象，电力作为与民生相关的基础公共事业，自然也不例外。自2006年与风电并网技术相关的法律颁布以后，我国的电网技术一步步走向成熟。其中，风力发电并网技术与其他传统发电技术相比，存在着很多的优点，如：清洁、高效、可持续。但是，由于风力发电机组常采用不同于传统同步发电机组的发电技术，其稳态特性和暂态特性都与传统同步发电机组不同，大规模风电并网后，电网的电压稳定性、暂态稳定性和频率稳定性都会发生变化。因此，正如“硬币有两面”，对待风电并网技术我们也要持辩证的态度，尽管风力发电并网技术给我们带来了广阔的机遇，但同时也给相关工作人员带来了更大的挑战。
例如，直接并网时产生的过大冲击电流会造成电压大幅度下降,对系统安全运行构成威胁；过高的系统电压会使其磁路饱和,无功激磁电流大量增加,定子电流过载,功率因数大大下降；不稳定系统的频率过于升高,会因同步转速上升而引起异步发电机从发电状态变成电动状态；不稳定系统的频率过于降低,又会使异步发电机电流剧增而过载等等问题。
此外，不同类型的风电机组，对电网的影响也不一样。恒速恒频风电机组主要采用风力机驱动异步感应电机发电，然后直接接入电网；由于异步感应电机在发出有功功率的同时，需要从电网吸收无功功率，因此，其电压稳定性较低。而变速恒频风电机组由于可实现最大风能捕获、减少风轮机组机械应力，由此成为主要的发展方向；其中基于双馈感应电机的风电机组由于降低了电力电子装置的容量，近年来得到了广泛的发展；但由于变速恒频风电机组采用了电力电子装置，使得电磁功率与机械功率解耦，无法向电网提供惯性响应，对电力系统的频率稳定性产生不利影响。
二、提高电力质量的有效途径
严格意义上讲，电能质量包括公用电网对电力用户的供电质量和电力用户对公用电网的干扰水平，即“电力供给”与“电力需求”两方面。因此，结合实践经验，本文认为对于电力质量的控制与管理也可以从这两个方面入手。
2.1“电力供给”方面
（一）增加动态无功补偿装置。在电网运输过程中，电流只要流过容性电抗或感性电抗就会产生不同的无功分量，此无功功率主要用于建立交变磁场而并不转化为机械能、热能，这一功率在电网中能使电压升高或降低。例如，风力发电中的恒速恒频风电机组主要采用异步感应电机，需消耗无功功率，特别是在机组启动的时候，假如此时系统没有足够的无功容量，将导致节点电压跌落。因此，针对无功功率对电压的影响，需要放置专业的无功补偿装置，从电力设计角度考虑，需要从放置区域开始，逐个分析各区域的容量及放置形式，再结合整个电力系统的规划和设计，将之揉进整个电力体系中去，实现对无功功率流动的稳定控制。动态无功补偿装置的设立，既能够解决系统无功功率不平衡带来的电压偏差问题，也能够延长相关线路及设备的使用寿命，还能够避免电能的无谓浪费、提高电网的使用效率，是提高电力质量的关键途径。
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（二）增加消除谐波装置。由于大容量整流或换流设备以及其它非线性负荷，会导致电流的波形发生畸变，这样的一个过程就会产生对电网造成影响的谐波。例如，风力发电中变速恒频风电机组采用的变流器，核心元件为全控型晶体管，在整流逆变过程中产生高次谐波，对供电系统造成影响和干扰。谐波能够使得电网的电流与电压发生畸变，再加上相同频率的谐波电压与谐波电流能产生同频的有功和无功功率，从而导致电网电压降低，增添电网损耗；谐波也易造成补偿电容过电压，引起发热、绝缘老化缩短电容的使用寿命；谐波的存在还会增加变压器的铜耗和铁耗，降低其使用效率和使用寿命等等。增加消除谐波装置可以迅速有效的滤除高次谐波，从而避免将谐波电流返送到电力变压器，大大降低电网的谐波量，同时有利于用户电力变压器的运行、降低功耗，提高设备和其它电器组件的可靠性，提高电能质量。
（三）增加风功率预测装置。风力发电其原理是将风的动能转为叶轮的机械能，通过发电机最终转为电能，由此可知风力发电的输出功率受风资源影响很大。自然界的风资源变化极不稳定，大范围区域的受气压梯度力和科里奥利力影响，小范围区域的受海陆热力差异、地形地貌等影响，对于一个风电场来说，其风资源具有较强的随机性和间歇性的特点，造成了风力发电机输出功率的不稳定。据中电联发布的《中国电力行业年度发展报告2019》，截至2018年风力发电装机容量占总装机容量9.7%，风力发电已经成为电力系统中不可忽略的组成部分，如此大规模的发电设备，其输出功率不稳定将造成整个电网的波动，从而影响电压稳定性。因此有必要增加风功率预测装置，通过采集风场就地历史风况、实时的气象信息以及风力发电机控制策略等信息，形成一个完善的功率预测系统模型，运用程序算法较精确地预测出风电场未来短期内的风速及输出功率，使电网提前采取应对措施，大幅降低不可控的功率波动对电压的影响，而提高预测精度将是下一步需解决的难题。
（四）提高电力员工综合能力、加强安全生产管理。电力生产环节离不开广大的电力员工，因此人的因素对提高电力质量也尤为重要。第一是提高电力员工综合能力。风力发电技术和电网相关技术都在日益更新，要适应快速的发展必须加强知识的更新和储备，为此，要定期对相关工作人员展开指导、培训。例如可在各个部门设立首席讲师，定期进行的相关知识讲座，让工作人员更加熟悉行业发展现状以及前沿技术，促进对电力疑难问题的交流，有效的提升员工分析问题、解决问题的综合能力。第二是加强电力安全生产管理。电力生产事故会对电能质量造成较大影响，而电力生产事故的产生主要由人为因素造成，绝大多数是违规规章引起。因此必须加强安全生产管理，结合企业实际情况建立和执行安全管理模式，例如两票三制、两措计划、春秋季安全大检查，例如风电企业推行的风电生产安全管控分析、风电企业防止人身伤亡事故专项措施等。坚持不懈地执行电力安全管理工作，是电力生产稳定可靠的保证。
2.2“需求”方面
很多居民对于如何正确使用电还存在着一定的盲区，使用期间，居民的各种违规操作均会对电能质量造成一定程度的影响。可以说，用户既是造成电能质量问题的“帮凶”，又是电能质量的直接“受害者”。用户侧的一些非线性、冲击性、不对称性负荷大量投入使用，势必造成电能质量问题，危害自身甚至污染干扰到公共电网。故高效的发电技术并不意味着较高的电力质量，必须同时注重“需求”侧的电力使用情况。居民作为使用电力的主力军，必须注重对正确用电的普及教育，这样才能全方位保障电能质量。所以，要注重引导用户学习现代电力安全管理知识、了解电气运行稳定安全要点。同时，也要加强用户的危机意识，让用户意识到错误操作将给自身带来不便，意识到违规用电将会受到严厉惩罚，总而言之，务必让需求端正确用电，与供给端互相配合，共同保证较高的电能质量。
三、结束语
总之，电能质量的控制既离不开电力系统自身的努力，也离不开政府及各单位的支持。为了进一步提升电能质量，各方应当拧成一股绳，以更加精湛的技能与更加负责的态度融入到这一事业中，共同为风电并网技术的发展及电能质量的提高贡献力量。希望本文提出的以上措施能在实践中得到运用，为我国电力技术的发展贡献微薄之力。
参考文献
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论文作者:谢延生
论文发表刊物:《电力设备》2019年第17期
论文发表时间:2019/12/17
标签：电能论文; 电力论文; 电网论文; 谐波论文; 风电论文; 风力发电论文; 质量论文; 《电力设备》2019年第17期论文;