摘要：伴随当前科学技术快速发展，我国新能源产业发展速度进一步加快，尤其在光伏发电和风电产业发展速度方面令许多发达国家都望尘莫及，然而风力发电容易受到自然因素的影响，有一定的波动性和随机性，在接入配电网络之后，容易出现风电穿透功率，让风电网络的运行调节难度进一步增强，对整个电力电缆的质量产生较大影响，本文对风力发电并网后的电网电压和功率分析进行阐述，以供参考。
关键词：风力发电机；并网技术；电网电压；功率
1 风力发电并网技术
风力发电并网技术主要是保证风力发电机组输出的电压和接入电网当中电压的频率、相位、幅值相同，让风力发电并网之后能让电力网络具有稳定运行、趋于安全的状态。
1.1 同步风力发电机组并网技术
同步风力发电机组并网技术，主要是通过同步发电机组让无功功率和有功功率实现同步输出，这样可以让电能周波频率处于稳定的状态，提升电能品质，因为风力能源具有明显的波动性，同步风力发电机组在发电的时候，往往会受到一些诸如风速不稳等因素的直接干扰，而造成同步发电机组的转子、转距产生波动，一般波动幅度较大，影响风力发电并网条数的性能，造成并网精度不高等情况，无法达到风力发电并网的具体要求。在同步风力发电机组并网技术当中，一定要对这些问题进行综合分析和考虑，通过使用电网之间安装变频器或者同步发电机等方法，防止电力系统失步问题和无功震荡问题的产生，让同步风力发电并网技术水平进一步提高。
1.2 异步风力发电机组并网技术
异步风力发电机组并网技术的基本原理在于依照转差率的基本原理调整发电机组的运行负荷，如果同步转速和发电机的转速相近，就可以让风力发电机组和配电网的并网得以实现。在并网的时候，一部风力发电机组并网，不需要进行同步设备的安装，只需要通过异步发电机，就能让同步转速并网得以实现，防止震荡时不等情况的出现，大大提升电网并网后的运行质量，然而，一部风力发电机组并网具有明显的缺点，由于一部发电机在并网的过程中会出现冲击电流。如果冲击电流比较大的话，会对电网的电压水平产生较大影响，对电网的安全运行是非常不利。在异步风力发电机组并网技术使用的时候，一定要使用一些无功补偿的方法，防止磁路饱和、无攻震荡、电流过大等问题产生。
2 风力发电机在电网中的连接方式
图 1 风力发电机并网时的系统结构
风力发电机组并网的过程中，结构如下所示，主要包含了高压层、中压层、低电压层、发电机四个部分，需要注意的是，图中发电机部分，如果通过使用鼠笼式异步发电机，那么只有发电机，如果使用双馈饭感应发电机，一定要在转子和定子之间连接电力电子变流器，由它完成相位补偿工作，在图中低压层主要是软起动，防止输入电网的电压过高或电流过大，对风力电机机械部分进行保护保护系统，避免出现电网过电压、过电流或电压过低等情况，相位补偿如果使用鼠笼式发电机的风力机，由于其电网的工作过程当中需要吸收无功功率，还有辅助设备，主要由风扇、执行器、通讯控制等装置组成。
3 风力发电机并网后的电网电压和功率
3.1节电电压
辐射网的结构如图2所示，末端接入的是风力发电机，通过PQ节点进行描述。
图2 含风力机的辐射网
设Rij+jXij元件在流入节点j的时候的功率是
设电压iU在和额定电压NU接近的时候，接入风力机之后出现了一定的压降为
3.2有功功率
在整个电力系统当中，有功功率损耗在优化和设计系统当中是需要进行重点考虑的问题，设含有风力机的电力系统的情况如图2，那么在i-j的支路方面，需要对风力机后网络总的有功功率损耗进行考虑，具体如下：
3.3电网结构
如果风力发电机在利用升压变压器进行控制，并入电网之后，电网的结构如图3标示，风电注入到节点9当中。
图3含有风力发电机的辐射状网络模型
通过变桨距控制策略和最大功率跟踪控制策略对双馈感应风力发电机进行控制，另外控制无功功率为零，因此双馈感应风力发电机在并网之后不会对电网电压产生较大影响，而鼠笼式异步风力发电机因为要从电网当中吸收无功功率，所以功率会被风速所影响。
（1）风电含量不同时的电网电压和功率
根据相关观察研究发现，风力穿透功率接近1/10的时候，某些节点电压偏移量会达到6%，如果风力穿透功率超过10%之后。电压质量会出现一定程度的下降，某些节点电压，如果低于10%那么风电穿透功率超过1/6的时候，电压偏移量就会严重超标，这个时候对结果进行仿真发现电压产生不稳定性和正当性。
（2）电网故障时风电场电压变化及故障穿越
依照相关观察发现，首先鼠笼式异步风力发电机接入后，结点公共连接点的位置电压在故障清理完成之后，无法达到故障前的电压，另外具有较大的波动，接入双馈感应风力发电机之后，公共连接点处的电压在清理故障完成之后，可以达到故障前的电压，然而如果电压产生波动，因为电力电子逆变器的结构作用，电压变化往往相对比较平滑，最后通过电力电子无功补偿，可以让故障期间的公共连接点处电压得到有效提升。
3.4 结果
上文当中通过相关的研究方法分析了电网产生故障之后，鼠笼式风电机组以及风馈式风电机组的电压恢复能力，通过statcom在风电厂的低电压处以及公共连接点处做无功补偿之后，在故障的时候可以提升电压，这就可以表示风电场具有低电压穿透能力，最后上文没有对风电场内部电压情况进行讨论，以后在故障的时候，风力发电机组的无功功率和保护工作等相关内容，还需要进行深入研究。
结束语
风力发电在我国的使用越来越广泛，它是一种出力不稳定的能源，如果没有其他配套发电装置或者没有进行储能，无法确保其具有稳定的电能输出，在一定程度上会对系统安全运行产生一些不确定因素，现在我国风电产业的发展速度进一步加快，然而风电资源的分布和能源需求的情况具有较大差距，风电并入高压输电网后，可能会影响系统的操场操作，所以必须对风电发电机并网的电网电压和功率进行分析，以便对电网电能质量进行控制，让整个电力系统的运行更为稳定和安全。
参考文献：
[1]严干贵，孙兆键，穆钢，等.面向集电系统电压调节的风电场无功电压控制策略[J].电工技术学报，2015，30（18）：140-146.
[2]魏巍，关乃夫，徐冰.风力发电并网技术及电能质量控制[J].吉林电力，2014，42（05）：24-26.
[3]朱星阳，张建华，刘文霞，等.风电并网引起电网电压波动的评价方法及应用[J].电工技术学报，2013，28（5）：88-98.
论文作者:朱奇奇
论文发表刊物:《电力设备》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/13
标签：电压论文; 电网论文; 功率论文; 风电论文; 发电机论文; 风力论文; 风力发电机论文; 《电力设备》2018年第8期论文;