风力发电并网技术及电能控制分析 樊海

风力发电并网技术及电能控制分析樊海

发表时间：2019-07-24T13:41:31.893Z 来源：《电力设备》2019年第5期作者：樊海

[导读] 摘要：风力发电技术日趋成熟，装机容量在不断增加，虽然可以在一定程度上缓解社会生产与电力资源之间的供需矛盾，但是风电总量的增加还是对电网系统产生了一定影响。

（宁夏银星能源股份有限公司宁夏银川市 750021）

摘要：风力发电技术日趋成熟，装机容量在不断增加，虽然可以在一定程度上缓解社会生产与电力资源之间的供需矛盾，但是风电总量的增加还是对电网系统产生了一定影响。一般风力发电厂多建设在地广人稀地区，远离供电网中心区域，所需承受的冲击力比较小，在并网时就很容易导致配电网出现谐波污染与闪变问题。并且受风力发电特性影响，其不稳定性也会影响电网整体供电质量。因此还需要加强对风力发电并网技术与电能控制策略的研究。

关键词：风力发电；并网技术；电能控制

1风力发电并网技术

1.1同步并网技术

同步发电机机组与风力发电机组保持相同步调，是风力发电并网技术实现的最佳效果。对于风力发电来讲，整个过程并不稳定，受风力、风速、风向等因素影响较大，因此发电转子也会产生较大幅度的摇摆，使得风电并网调速难以满足同步发电机的精度，有非常大的可能会出现失步状况。怎样才能够实现和推广风力发电的同步并网一直都是技术研究要点，目前已经取得了初步效果，可以为风力发电与发电运营提供一定支持。

1.2异步并网技术

异步发电动力组和风力发电动力组两者先进行结合然后保持相同步调运转，则为异步并网技术，与同步并网技术相比，受限的可能性极大程度上地降低，无需风力发电并网调速精准做到与同步发电机精度一致，只需要发电转子运转时风力发电并网调速异步发电机的转动转速保持一定程度的协调一致即可。风力电机组搭配使用的异步发电机方式，可避免整个系统设置复杂的控制装置，并且在并网后，也不必担心产生无振荡或者失步问题，整体运行状态相对稳定。但是就实际应用效果来看，电力发电异步并网技术还存在一定缺陷，部分情况下在并网后，会因为冲击电流过大、电压降低等因素干扰，而导致风力发电系统异常，尤其是不稳定系统频率值降低过大，会导致异步发电机的电流急剧增大，造成系统运行过载，甚至整个瘫痪，生产安全风险增大，因此想要选择此种并网方式，还需要提前做好相关准备工作，采取一定措施来维持异步风力发电机组的稳定运行状态。

2我国风力发电技术现存问题

我国风力发电技术发展趋势良好，但是在实际应用中仍旧存在较大问题，在顶层技术上的建设较弱，和美国等发达国家有着较大的差距，发电设备的建设以及制造成本较高，不仅在购入元件上花费过多资金，且涉及到大量的专利费、技术咨询费以及许可费，这就造成了巨大的损失，并且传统的风力发电技术规范，制约着创新思想的发展，在顶层技术上一直都没有创新。如今，我国风力发电技术处于一个稳固的瓶颈，在规划上没有协调好需求和发展之间的关系，风力电厂建设和建设区域的实际用电量存在一定矛盾。因此，我国应该尽快提高顶层技术，解决科研和需求之间的供需矛盾，在经营的过程中应该注重长远的发展，舍弃一定的经济效益来推动科研技术发展以及社会发展。

3风力发电电能控制要点

3.1安全生产体系建设

我们一定要明确风力发电安全生产是一个持久的过程，它需要我们长期共同努力。在这个过程中，我们需要不断地发现问题并且不断地改进和完善每个环节。各个风力发电企业在这个过程中要发挥自身的作用。在符合国家法律法规的前提下，企业应当结合一些相关政策对企业本身进行改革，建立完善的安全生产管理体系。除此之外，企业必须建立严格的规章制度来规范员工的行为，同时组织全体员工对它们进行学习，使企业的规章制度牢记于每个人的心中。这样，企业的安全生产体系才能显露其最佳的效果。电力企业各部门应该有明确分工，各部门工作人员也要正确认识自己的职责。在做好自己本职工作的之后，与其他部门进行一定的合作交流，确保整个工作流程的实施，充分调动员工的积极性，以求带动全体成员参与到风力发电安全生产的监督和管理上来。

3.2遵循能源发展原则

风力发电技术需要遵循新能源发展原则，首先，需要遵循安全发展原则，风力发电既要能够满足电力系统安全负荷要求，同时也要和各类电力能源相互调剂，从而确保电力能源传输的稳定性、安全性；其次，需要遵循经济性发展原则，以新能源发电总量为指导内容，结合风力发电的技术特征，实现风力发电的技术、投入、收益均衡协调。一方面，要实现风力发电和常规电力发电的相互协调；另一方面，需要协调风力发电工程建设和电网建设之间的关系，从而让电力系统的调节能力得到保证；最后，要遵循有序发展原则，实现陆地、海上风力发电的协同发展，从而完成我国风力发电建设目标。

3.3完善双馈发电变速恒频系统

双馈发电变速恒频系统是使用双馈绕线式发电机的风力发电机组，所谓双馈，指的是双端口馈电，定子和转子可同时发电，互相切割磁感线。通常来说，双馈电机必须配合变频器使用，变频器给双馈电机转子施加转差频率电流，起到励磁的作用，有效调节励磁电流的相位、频率、幅值，实现稳定的定子恒频输出。在风力发电系统中，无论风力作出什么样的变化，当电机转速改变的时候，利用变频器就可调整旋转速度，从而让电机的转速和风速之中保持同步（转子励磁电流改变转子磁势）。该系统主要是依靠转子侧来实现的，通过转子电路的功率由交流励磁发电机转速运行来决定，所以该系统的成本较低，设计较为简便，且后期的维护也十分便捷。另外，该系统还能吸收更多无功功率，可有效解决电压升高的弊端，从而有效提升电网运作效率，保障电能换换质量以及稳定性。

3.4电压波动与闪变控制

1）增设有源电力滤波设备。风力发电并网技术的应用，为避免过程中出现电压闪变问题，需要在负荷电流产生较大波动前，对因负荷变化产生的无功电流进行补偿，做到补偿负荷电流的目的。在风力发电系统中，可关断电子设备作为其中的零件之一，将其应用到有源电力滤波设备中，能够通过电子控制设备来将此过程中的系统电源更换掉，实现畸变电流向电压负荷的输送，确定只向负荷电流提供系统正弦基波电流。2）增设优良补偿设装置。为有效抑制电压波动的产生，可选择向系统增设动态恢复设备以及增设优良补偿装置的方式应