摘要：风力发电技术在当今的社会发展中占据了非常重要的位置，其在电路市场中所占的份额也明显增加，对能源结构的调整有着十分积极的作用。文中通过介绍风力发电并网技术，进而提出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。
关键词：风力发电；并网技术；电能质量控制
引言
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。
1风力发电并网技术
风力发电并网技术要求发电机输出的电压在幅值、频率以及相位上和电网系统的电压要完全相同。随着风力发电机组容量的逐渐加大，风电在并网时对于电网的冲击也越来越大。当并网冲击十分严重的时候，不但会引起电力系统电压下降，还会对发电机和机械部件（塔架、桨叶、增速器等）造成一定的损坏。如果并网冲击时间持续过长，可能会出现系统瓦解或者威胁到其他挂网机组的正常运行，所以，必须要选择合理的并网技术。
1.1同步风力发电机组并网技术
同步发电机在运行过程中，在输出有功功率的同时，又可以提供无功功率，而且周波稳定，电能质量高，所以已经被电力系统广泛采用。怎么让这项技术和风力发电机并网技术实现完美融合就成为当今人们要研究的问题。在很多时候，由于风速不稳定，会导致在转子上的转矩极不稳定，并网时其调速性能将不能达到同步发电机所要求的精度，如果并网后不对其进行有效控制，特别是重载情况下，极可能会发生无功振荡与失步问题，所以，过去的许多年里国内外风力发电机组都很少会采用同步发电机。近些年来，伴随着电力电子技术的高速发展，已经可以通过技术在一定程度上避免这些问题，比如在同步发电机与电网之间采用变频装置就是有效的办法，人们又重新开始重视同步风力发电机组并网技术。
1.2异步风力发电机组并网技术
与同步风力发电机组并网技术相比，异步风力发电机在其运行过程中，由于是靠转差率来调整负荷的，所以对机组的调速精度要求不高，不需要同步设备和整步操作，只要转速接近同步转速的时候，就可以进行并网。风力发电机组配用异步发电机，最显著的优点就是这项技术的控制装置比较简单，并网后不会产生无振荡和失步问题，运行稳定可靠；但是异步风力发电机组并网技术运行过程中也有一些问题，比如直接并网就有可能导致大冲击电流，造成电压下降，影响到系统的安全运行；系统本身没有无功功率，需要进行无功补偿；过高的系统电压会使其磁路饱和，无功激磁电流大幅增加，定子电流过载，功率因数急剧下降；不稳定系统的频率过于上升，会因为同步转速的上升而导致异步发电机从发电状态变成电动状态，不稳定系统的频率下降，又会使异步发电机电流剧增而过载等，所以，必须要严格监督并采取措施来保证异步风力发电机组安全运行。
2风力发电机并网及运行试验
2.1软并网功能试验
先提升异步发电机组主轴转速，当转速达到同步转速的92%以上时，启动并网接触器，发电机会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加以控制，增大双向晶闸管的导通角，从0°～180°，进而调整期打开的速率，使异步发电机组并网时产生的冲击电流低于规定值。在结束暂态过程时，闭合旁路开关，短接晶闸管。
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2.2动态无功补偿装置功能特性测试试验
并网运行发电机组时，对发电机的输出功率进行调整，观察载荷不同情况下电容补偿投切动作的状态。对于动态无功补偿装置性能的测试应该选择工况最为恶劣的情况，如风电小发与大发两种恶劣工况。风电小发工况下，风力发电厂送电线路的充电功率较高，从而使母线电压达到较高的负荷。所以，风电小发工况下进行感性无功补偿试验更为适合。风电大发工况下，风力发电厂的送电线路载荷较大，无功损耗严重，使母线电压水平较低。所以，风电大发工况下进行容性无功补偿试验更为适合。在这两种恶劣的工况下，都需要进行暂态过程中装置的响应试验以及稳态下无功综合控制试验，从而了解SVG装置的稳定性。
2.3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。
3控制风电电能质量的策略
3.1抑制谐波
SCV，即静止无功补偿器有着极快的反应速度，是由多台电抗器、可投切电容器和谐波滤波装置组成，能够有效实时跟踪变化的无功功率，并调节电压变化，实现滤除谐波的目的，从而提升电能质量。
3.2抑制电压波动与闪变
（1）有源电力滤波器。要想对电压闪变形成有效抑制，就必须在负荷电流发生波动时，及时补偿无功电流，从而在很大程度上补偿负荷电流；而且，有源电力滤波器中的电子器件是可以关断的，这样就可以通过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。此外，该设备具有电压波动大、相应速度快、闪变补偿率高及容量小等特点，其控制能力较强，运行过程安全可靠，能够有效控制电压波动。
（2）动态电压恢复器。在电压偏低的配电网中，有功功率的快速波动也会导致电压闪变问题，在这种情况下，就要求补偿装置不仅要进行无功功率补偿，同时要提供瞬时有功功率补偿。这是由于如果补偿装置带储能单元，就能够及时有效的提升电能质量，因此以往的无功补偿装置无法达到这种要求，由带储能单元的补偿装置所替代。动态电压恢复器自带储能单元，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。就目前来看，动态电压恢复器是解决电压波动，改善动态电压质量的最主流方法。
（3）统一电能质量控制器。要想实现电流和电压问题的统一补偿，就需要通过综合类补偿装置进行补偿，统一电能质量控制器就是一种能够结合串、并联的补偿装置，实现统一补偿。该补偿装置自带储能单元的串并联组合，能够解决电力系统中的综合补偿问题，如可以应用于配电系统中的谐波补偿，还可以有效改善电能质量。
4结论
综上所述，可知虽然风力发电并网技术十分先进，但是因为还有些技术问题未能解决，所以我国的风力发电一直都未得到普及。风力发电过程中，由于谐波、电压波动与闪变的问题，使得电能质量大受影响，工作人员应该运用相应的装置设备解决上述问题。
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．
作者介绍：
曾亮（1982.10.29），性别：男；籍贯：湖南湘潭；民族：汉；学历：硕士；职称：高级工程师；研究方向：电气工程
论文作者:曾亮
论文发表刊物:《电力设备》2017年第36期
论文发表时间:2018/5/14
标签：电压论文; 电能论文; 电流论文; 技术论文; 谐波论文; 风力发电论文; 装置论文; 《电力设备》2017年第36期论文;