摘要：风力发电是我国电能的主要来源之一。如今，风力发电厂的容量不断增加，开始对电网系统整体造成一定影响。由于风力发电厂往往处于人口数量较少的区域，并不位于供电网络的中心区域，故而不会承受大量的冲击力。因此，风力发电可能会使配电网出现谐波污染或是闪变等问题。且风力发电的随机性也会导致发电过程受到影响。因此，风力发电并网技术的应用便成为各企业关注的热点，如何控制电能质量也成为各企业关注的问题。
关键词：风力发电；并网技术；电能质量；控制策略
风力发电为我国电能做了很大的贡献，是其主要来源之一。但是，风力发电厂的容量也随着时代的进步不断增加，这对电网系统的整体产生了一定的影响。风力发电厂位置区域通常离供电网络的中心处较远，而大多数会位于人口数量不多的区域，所以，承受的冲击力不会过大。但是对风力发电技术进行使用的过程中或许会导致配电网产生闪变或谐波污染等情况，并且风力发电过程中也有可能受到发电随机性的影响。因此，如何利用风力发电并网技术进行电能质量的控制也成为当下各企业关注的方面。
1.风力发电并网技术
风力发电并网是完成风力发电到电能供应的必要过程，是实现电能输出的必要环节，并网技术的关键是要确保风力发电机组输出电力能源的电压和被接入电网的电压在幅值、相位、频率等方面保持一致，能够保证风力发电并网实施后，整体电能供应的稳定性。目前的风力发电并网技术主要有两种。
1.1同步风力发电机组并网技术
实际工作状态的同步发电机能够同时形成无功功率并且输出有功功率，周波因此能够确保稳定，因为其生成的电能质量高，所以应用在电力系统中的几率高，大部分企业都应用着同步风力发电机组并网技术。但同步风力发电机组并网技术也存在着实际使用过程中无法有效控制风速，难以保持稳定的运行转子转矩，实际的并网过程中会出现同步发电机所需精度与转子转矩难以相符的问题。与此同时，如果工作人员在并网实现以后没有对其控制，有可能会出现失步或无功振荡问题，重载状态下尤其明显。应用同步风力发电机组并网技术的受阻主要问题如上，而在电力电子技术迅速发展的今天，可以通过利用技术避免以上问题，如在电机与电网中安设变频装置等。
1.2异步风力发电机组并网技术
这一并网技术相对于同步风力发电机组来说，主要是借助转差率实现对于发电机的运行负荷的调整目标，对于具体的调速精度要求并不高，能够减少相关同步设备安装的繁琐，也可以省去整步操作环节，实现转速的适当调整，保证发电机能够接近同步转速即可。这一并网技术的缺点在于在具体的并网操作中可能会产生冲击电流，且电流过大的情况下，会导致电网电压水平降低，对于电网的安全运行也是不利的。在异步风力发电机组并网技术应用中，需要进行无功补偿，避免抽选磁路饱和和电流增大问题。
2.风力发电并网技术对电能质量的影响
由于近些年来风力发电机组并网的应用规模不断扩大，其对电能质量的影响也随之增加，其中，部分影响并不利于电网电能质量的提高。较为常见的问题便是电压波动以及闪变。电压风力资源本身具备不稳定性，加之风力发电机组自身运行特点，导致风力发电机组自身输出功率难以稳定，进而对电网电能质量造成不利影响。如今，风力发电机组往往使用软并网方式实现并网，但在设备启动过程中依旧会形成冲击电流，且电流值较大。若切出风速低于风速，则处于出力工作状态下的风机会自动停止运行。不仅如此，风速难以控制与风机所形成的塔影效应也会对风机处理造成影响，使得风机出力出现波动现象，且波动值处于可以形成电压闪变的范围当中。故而，即使风机正常运行，也会令电网出现闪变现象。
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3.风力发电并网技术控制电能质量的策略
3.1控制谐波
要想有效控制电能质量，可以通过对谐波的抑制手段来实现。将静止无功补偿设备添加到系统中去，这些设备有着判断无功功率是否发生变化的作用，从而可以进一步跟踪具有变化状态的无功功率，具有反应及时且快速的特点。这种静止无功补偿设备可以对电压起伏现象进行一个有效的调节，例如因风速的不稳定造成的电压起伏现象，最终能够实现谐波得到有效消除的效果，使电网的电能质量不受风力发电机组的工作运行状况的影响。
3.2抑制电压波动以及闪变
①添加有源电力滤波设备在系统当中
实际工作中为了避免电压闪变现象的出现，可以再剧烈波动负荷电流出现的时候，对因为负荷变化导致的无功电流加以补偿，使负荷电流得到及时补偿。可关断电子设备是有源电力滤波设备中所用到的电子零件，因此系统电源可以用电子控制设备替换，向电压负荷输送畸变电流，使系统能够确保把正弦基波电流只向负荷提供。有源电力滤波设备有着反应速度快、电压波动范围大、设备可靠性强，稳定率高、闪变补偿率高的优点。
②将动态电压恢复设备添加于系统当中
若配电网属于中低压类型配电网，则有功功率在高速波动过程中，同样会发生电压闪变的问题。此时，需要补偿装置的性能更为优秀，不仅需要补偿装置提供无功功率的补偿，还需要其补偿一定数值的有功功率。由于补偿设备自身带有储能单元，所以可以有效提高电能整体质量。故而，大部分企业开始利用带有储能单元的补偿设备替代原有无功补偿设备。动态电压恢复设备自带储能单元，可于一定范围内按常规电压同故障电压之间的差额，将电压输入系统当中。该类型补偿方法能够及时避免系统形成电压波动，使得客户可以正常使用电能。就目前而言，于系统当中添加动态电压恢复设备是解决谐波以及电压波动等电能质量问题最为有效的方式。除此以外，工作人员还需对电能质量控制设备与其余补偿设备进行统一。若要使统一补偿得以实现，需在系统当中添加综合类补偿设备。工作人员可将电能质量控制设备进行统一，并将其串联补偿设备与并联补偿设备有机结合。如此一来，补偿设备当中既包含有储能单元的串联组合，也包含有储能单元的并联组合，不仅可以将其添加于配电系统当中，使其发挥补偿谐波的作用，同时也可以有效提高电能质量。
3.3强化故障诊断，提升电能质量
针对风电并网工作，相关企业要加强相关工作人员技术培训，提升整体风电服务质量，在培训中，以风机叶片结构、故障诊断、损伤维修及运行维护等几方面为切入点，结合风机叶片巡检结果，深入探究风机叶片故障诊断技术。安排相关技术人员就严重叶片缺陷的识别、分类分级、缺陷修复建议等问题，与专家进行深入的探讨交流。对此，相关风电企业要将继续加强技术交流与业务培训，推进技术创新与应用，探索新时期无人机风机自动巡航、叶片缺陷智能识别及检测报告自动化出具等新功能，为电力生产运维提供有力的技术支撑。
结语：
在风力发电中，随着机组的并网容量的不断提升，对电网的电能质量也会产生较为深远的影响，但是，由于存在着谐波以及电压闪变与波动等影响因素，导致风力发电过程中的电能质量一直不能达到理想状态。所以，为了能够有效提高风力发电的效率，使并网冲击与电力谐波得到减小，从实质上提升功率因素是当今时代我国应重点研究的风力发电领域的问题之一。只有使这些问题得到有效的解决，才能使风力发电的效能充分地体现出来。
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论文作者:于彬,王璞
论文发表刊物:《电力设备》2019年第10期
论文发表时间:2019/10/21
标签：电能论文; 电压论文; 风力发电论文; 技术论文; 设备论文; 质量论文; 谐波论文; 《电力设备》2019年第10期论文;