摘要：风能是一种可再生的绿色能源，具有清洁无污染、资源分布广泛以及投资少等特点。随着我国对环境保护的日益重视，风力发电也越来越受到国家和社会各界的关注，其规模不断扩大。风力发电的快速发展为我国提供了更多的绿色电力能源的同时也带来了一些不可忽视的问题，当风力发电厂容量越大，对电网系统的影响也就更严重，风电机组并网运行的规模越大，对于电能质量的影响也就越严重，会出现电压波动和闪变这样的不良现象。这都是因为风本身就具备不确定性，风电机组的输出功率波动，从而使电能质量不能够得到保证。本文就风力发电并网技术及其运行试验进行了分析阐述，并提出了电能质量控制措施，以期能够有效控制风力发电电能质量。
关键词：风力发电；并网技术；电能质量；控制措施
一、风力发电并网技术
（一）同步风力发电机组并网技术
同步风力发电机组就是将风力发电机与同步发电机相结合。在运行同步发电机的同时，不仅能够有效的输出有功功率，而且可以给发电机组提供无功功率，并确保周波的稳定性，极大程度上提升电能的质量，所以在我国的电力系统中，选择同步发电机的不在少数。怎样有机融合风力发电机与同步发电机，也受到了学界广大研究者的关注对象。通常情况下，风速的波动较为明显，会导致转子转矩表现出较大幅度的波动，无法达到发电机组并网调速的精度要求。如果将风力发电机与同步发电机融合之后未充分考虑这些隐患，特别是载荷较大的情况下，很可能使整个电力系统出现失步现象或无功振荡。由于这些问题的存在，使得同步发电机的应用一直未能广泛开展。但随着科技的快速发展，变频装置在最近几年得到广泛推广与应用，从而有效解决上述问题已成为可能，因此学界很多研究人员又重新开始重视同步发电机与风力发电机的并网技术。
（二）异步风力发电机组并网技术
异步风力发电机组就是风力发电机与异步风力发电机的有机融合，融合之后异步风力发电机没有过高的精度要求，只要发电机转速与同步转速相差不是太大就可以，而且异步风力发电机的控制装置较为简单，并网之后的整体运行也较为安全可靠。但异步风力发电机组并网也存在很多问题，如并网后可能产生较大的冲击电流，会导致电力系统电压降低，出现运行隐患。而且，并网之后电力系统本身也存在无功补偿的问题，在这种情况下如果发生磁路饱和现象，会进一步增大无功激磁电流，在极大程度上降低电力系统的功率。所以，要想确保异步风力发电机组并网安全运行，就必须时刻监督，加强各种问题的预防。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。
二、风力发电机并网及运行试验
（一）软并网功能试验
为了使异步发电机组并网时产生的冲击电流低于规定值，必须提升异步发电机组主轴转速达到同步转速的92%以上，并启动并网接触器，这时发电机通过一组双向晶闸管与整个电网连接起来，对晶闸管的触发单元进行控制，增大双向晶闸管0°～180°的导通角，调整其打开的速率，实现实验目的。在整个过程结束后，旁路闭合开关，晶闸管短接状态。
（二）动态无功补偿装置功能特性测试试验
在动态无功补偿装置性能的测试选择为风电小发与大发两种工况。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为了了解SVG稳定性，可以在进行暂态过程中进行装置的响应和在稳定状态下的无共综合控制实验。通过观察，在风电小发情况，由于风力发电厂送充电功率比额定功率高，使母线的电压比平时负荷高。所以，在这种情况下，进行感性无功补偿试验，才能适合工况要求。而在风电大发的情况下，送点电线的负荷比较高，有严重的无功损情况，造成母线的电压过低。所以在这种情况下，进行容性无功补偿试验，才能适合要求。
（三）风电场电能质量测试试验
在风电场保护期间，计量屏取三相电压和电流，进而对并网点的电压偏差、谐波和闪变等指标进行检测，明确电能质量。在风电场停止运行时，对并网点的各次谐波电压和总谐波畸变率以及时间闪变等指标进行检测。当风电场在常规运行过程中，对每个功率区间并网点的谐波电流、电压、长时间闪变进行检测，对风电场产生谐波电流的95%值进行测定。
三、控制风电电能质量的策略
（一）滤除谐波
使用SCV即静止无功补偿器能够有效抑制谐波。静止无功补偿器是由多台电抗器、可投切电容器和谐波滤波装置组成，其反应速度极快，对变化的无功功率可以做到实时跟踪，并随之调节电压的变化，从而实现滤除谐波的目的，使电能质量得到有效提高。
（二）抑制电压波动与闪变
有源电力滤波器是有效抑制电压波动的重要途径，因为有源电力滤波器中的电子器件是可以关断的，当负荷电流发生波动的时候，通过有源电力滤波器中的电子控制器来实时替换系统电源，向负荷电压输出畸变电流，确保电力系统向负荷提供的电流为正弦基波电流，从而解决了负荷电流发生波动时出现电压闪变，通过有源电力滤波器的应用，使无功电流得到及时补偿，同时也在很大程度上使负荷电流得到补偿。除此之外，有源电力滤波器具有电压波动大、反应速度快、闪变补偿率高及容量小等特点，具有较强的控制能力，运行起来也比较安全，对电压波动和闪变具有良好的抑制作用。
动态电压恢复器能够有效改善动态电压质量。当配电网中的电压偏低时，有功功率的快速波动也会导致电压闪变问题，补偿装置如果只进行无功功率补偿是不能改善状况的，此时就要同时进行瞬时有功功率的补偿。而以往的无功补偿装置做不到瞬时有功功率的补偿，只有自带储能单元的补偿装置才具有这种功能。动态电压恢复器就自带储能单元，可以在ms级内向系统注入电压，能够实时补偿负荷电压，有效解决电力系统中电压波动的问题。动态电压恢复器也是解决电压波动，改善动态电压质量的最主流方法。
统一电能质量控制器是一种综合类的补偿装置，他能够将电流和电压存在的问题进行统一的补偿，统一电能质量控制器就是一种将串、并联完美结合的补偿装置，从而使补偿一体化。统一电能质量控制器还自带着储能单元，再结合其串并联组合形式，对于电力系统中的综合补偿问题可以进行统一有效的解决，将统一电能质量控制器应用到配电系统中的谐波补偿，就能够大大改善电能的质量问题。
四、结语：
综上所述，随着风力发电规模的不断扩大以及科技的进步，风力发电过程中存在的问题将会被一一突破。通过先进的电力设备与电子技术在风力发电过程中的应用，能够有效控制风力发电机组，从而改善电能质量，使我国电力事业得到进一步的发展。本文通过分析风力发电并网技术，从而提出了改善电能质量的策略，希望能够对风力发电技术的普及和电力事业发展提供一定的理论参考。
参考文献
［1］陈建军，龚南斌．风力发电并网对电力系统电能质量的影响分析［J］．华北电力技术，2010(5):10－13．
［2］贾君，姜建国，赵剑飞．风力发电并网控制系统的实验研究［J］．电力电子技术，2010(5):11－12+25．
［3］郭子龙，李伟．风力发电并网技术及电能质量的提升［J］．时代农机，2016(4):22－23．
论文作者:朱孝清
论文发表刊物:《电力设备》2018年第1期
论文发表时间:2018/6/5
标签：电压论文; 电能论文; 电流论文; 质量论文; 风力发电论文; 谐波论文; 功率论文; 《电力设备》2018年第1期论文;