摘要：现阶段，风能是非常关键的一种新能源，而且属于可再生能源，风能环保性能非常优良，而且风力发电技术在我国电力系统发展中也逐渐完善和成熟。但是，风力发电并网技术在实际应用过程中依旧存在诸多问题，造成风力发电不能在发电企业中广泛应用。该研究首先系统性介绍风力发电并网技术，阐述风力发电并网影响电能质量的相关机制，并提出电能质量的有效控制路径。
关键词：风力发电；并网技术；电能；质量控制
1风力发电并网技术
1.1同步风力发电机组并网技术
同步风力发电机组实际上，就是同步发电机与风力发电机的有机融合。同步发电机运行期间，不但可以输出有功功率，还能够提供无功功率，与此同时，还能够保证周波稳定，整体电能质量明显提升，因此我国很多电力系统中都选择应用同步发电机。如何能够将同步发电机与风力发电机有机融合，一直是电力专家学者重点研究的对象。绝大多数情况下，因为风速波动比较明显，会使得转子转矩出现大幅度波动，这就会使得并网调速无法满足同步发电机的精度要求。如果并网之后，工作人员未能充分的考虑到上述问题，尤其是重载运行时，整个系统会非常有可能出现无功振荡或者是失步现象。也正是因为如此，同步发电机一直都未得到大规模的应用。随着变频装置的研发与应用，上述问题已经得到了很好的解决。所以越来越多的专家学者同步风力发电机组并网技术又开始重视。
1.2异步风力发电机组并网技术
异步风力发电机对对调速精度没有过高，既不需要同步设备，也不需要整步操作，转速与同步转速基本上保持一致或者是不要相差过大即可。风力发电机与异步风力发电机有机融合之后，整体的控制装置并不复杂，并网之后基本上不会再出现无功振荡或者是失步问题，整体运行非常安全可靠。不过，异步发电机机组并网并不容易，需要解决很多问题。比如如果风力发电机与异步风力发电机直接并网，很有可能发生大冲击电流，此时电压会降低，这就导致电力系统容易出现运行隐患。与此同时，电力系统自身还存在无功补偿问题，而如果又发生磁路饱和现象，则无功激磁电流会进一步的增加，功率因素会因此明显降低。因此要想保证异步风力发电机组并网之后，安全可靠运行，有关部门务必要注重监督，采取预防策略。
2风力发电机并网运行试验分析
2.1动态无偿补偿装置功能测试试验
发电机组并网运行过程中，有效调整发电机组输出功率，认真观察电容补偿投切动作在不同载荷下的状态。在测试动态无功补偿装置性能方面，需要选择恶劣工况的情况，比方说，风电大发、风电小发等恶劣工况。
风力发电厂在风电小发情况下具有较高送电线路充电功率，由此就会增加母线的电压负荷。因此，风电小发时有利于展开感性无功补偿试验。而在风电大发的情况中，风力发电厂则具有较大送电线路载荷，存在严重的无功损耗，进而降低母线电压水平。因此，风电大发时比较适合展开容性无功补偿试验。以上两种情况均必须展开暂态期间装置响应试验和无功综合控制试验，以此对SVG装置平稳性有所了解。
2.2软并网功能试验
首先对异步发电机组的主轴转速进行提升，在转速超过同步转速概率92%的情况下，将并网接触器启动开，发电机会利用双向机晶闸管连接整个电网，有效控制晶闸管触发单元，使双向晶闸管内部导通角得以增大，角度范围为0°到180°，由此对导通角打开速率进行调整，确保异步发电机组并网过程中所形成的冲击电流比规定值低。完成暂态期间，将旁路开关闭合，进而接通晶闸管。
2.3风电场电能质量测试试验
计量屏在风电场保护过程中主要选取三相电流与电压，并检测并网点电压谐波、偏差以及闪变等相关指标，以对电能质量予以明确。风电场暂停运行过程中，需要检测并网点总谐波畸变率、谐波电压和时间闪变等相关指标。在常规运行风电场期间，检测各功率区间并网点电压、谐波电流和长时间闪变，同时测定风电场所形成谐波电流95%数值[6]。
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3风力发电并网技术影响电能质量的相关机制
近年来，因为风力发电机组并网技术实际应用规模逐渐增大，在影响电能质量的范围方面也随之得到增加，且很多影响对提升电网电能质量极为不利。比较常见的是电压闪变和波动。电压风力资源存在不稳定性特征，再加上风力发电机组运行特征，造成风力发电机组输出功率缺乏稳定性，由此就会直接影响到电网电能质量。现阶段，风力发电机组通常会选择软并网方式[7]，然而，启动设备期间仍然会产生冲击电流，电流值相对也比较大。如果切出风速比风速低，那么出力工作情况下，风机就会暂停运行。此外，风速很难控制和风机所产生塔影效应会严重影响到风机处理，导致风机出力发生波动现象，波动值也会处在电压闪变范围内。所以，就算风机正常运行，同样会导致电网发生闪变情况。
4电能质量控制策略
4.1谐波的抑制
相关工作人员可利用抑制谐波法有效控制电能质量，也就是说，在系统中添加静止无功补偿设备，该静止无功补偿设备内存在多个装置，具体包括可投切电容器、电抗器等，这一设备的优势主要在于较快的反应速度，可以及时明确无功功率变化与否，对变化状态下的相关无功功率予以适时跟踪。基于风速不稳定导致的电压起伏情况，这一设备能够有效调节电压，以使谐波得以消除，保证风力发电机组在实际运行过程中不会受到电网电能质量的影响。
4.2电压波动和闪变的抑制
4.2.1动态电压恢复器
如果配电网为中低压类型的配电网，那么高速波动有功功率过程中，也会出现电压闪变等相关问题。在这种情况下，所需补偿装置性能则比较优秀，一方面补偿装置必须提供相应的无功功率补偿，另一方面还应该补偿相应有功功率。所以，多数企业都会通过存在储能单元的相关补偿装置取缔以往无偿补偿设备。而动态电压恢复器本身具备储能单元，能够在固定范围中根据常规电压和故障电压差额，向系统内输入电压。这一类补偿方法可以有效避免系统内部电压波动的形成，确保客户能够对电能进行正常应用[8]。就现阶段情况来说，将动态电压恢复设备添置到系统中是电压波动、谐波等电能质量问题得以解决的一种有效方式。
4.2.2有源电力滤波器
在系统内部添加有源电力滤波设备，也就是说，工作人员在工作期间若想有效避免发生电压闪变问题，就应该在负荷电流波动剧烈的情况下，及时补偿因为负荷变化所导致的无功电流，确保其能够对负荷电流进行及时性补偿。而且由于有源电力滤波设备内电子零件属于可关断电子设备。因此，工作人员应以电子控制设备取代系统电源，同时向电压负荷中传输畸变电流，从而确保系统能够向负荷提供正弦基波电流。从根本上说，有源电力滤波设备优点包括：①反应速度比较快，可以在短期内发出响应信号；②所产生电压波动范围比较大；③闪变补偿率比较高；④设备具有较强的可靠性，可以平稳运行。
4.2.3统一电能质量控制器和其它补偿装置
如果想实现统一补偿目的，应该将综合类补偿设备添加在系统内部，工作人员应该统一电能质量控制设备，同时有机结合并联补偿设备和串联补偿设备。由此补偿设备中不仅包含储能单元并联组合，同时还包含储能单元串联组合，迎面能够在配电系统中添加补偿设备，确保其补偿谐波功能得到充分发挥，另一方面还有助于电能质量的提升。
5结语
总而言之，近些年电力电子技术得到迅猛发展，企业通过电力电子技术有效控制风电机组，并使电能整体质量得到有效改善，对国内电能发展及进步极具重要意义。但是，风力发电并网技术在实际应用过程中依旧存在诸多问题，造成风力发电不能在发电企业中广泛应用。而发电企业必须进一步增加研究风能力度，使风力设备工作效率得到不断提升，防止风力发电并网中谐波与冲击电流的形成，不断提升风力发电水平，从而为国内风力发电事业发展提供更多电力能源。
参考文献
[1]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.
[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, No.336(05):247-248.
[3]陈强. 风电并网对电能质量的影响及治理[J]. 中国标准化, 2018, No.520(08):187-188+192.
论文作者:李龙
论文发表刊物:《电力设备》2019年第3期
论文发表时间:2019/6/13
标签：电能论文; 电压论文; 谐波论文; 设备论文; 电流论文; 风力发电论文; 质量论文; 《电力设备》2019年第3期论文;