风力发电并网系统的控制和优化策略

风力发电并网系统的控制和优化策略

摘要：随着绿色、环保理念逐渐深入人心，新能源技术的发展和应用在当今

社会背景下越来越引起重视，风机发电技术则是新能源领域的重要发展方向。以

风力发电技术为基础，结合国家电网构建并发展并网系统，对于我国未来整体能

源结构的调整是十分有利的，但应采取何种运行原理、采取何种运行措施，还需

结合实际情况制定相应的控制预案并不断进行优化。

关键词：新能源技术；并网系统；风力发电

引言：

当前我国大力倡导绿色保护环保的理念，在这样的社会背景下，新能源的开

发与充分应用更是成为社会关注的重点话题。作为新能源的一类重要分支，如何

有效开发并充分应用风力发电资源便也成为了一个重点关注问题。并网系统是提

高风力发电运行质量的有效措施，在构建或优化并网系统时，则需要基于风力发

电的基本要求和运行原理来进行控制优化。

一、风力发电技术与其并网系统概述

作为清洁、可再生能源的一种，风能受到了人们广泛的关注，风力发电技术

也获得了很大的发展。风力发电技术的原理是通过风能带动叶轮的旋转，带动发

电机的运动进行发电。根据现在的风机发电技术，只需要3m/s的微风便可实现

发电。相对于传统的火力发电技术，风力发电过程不需要能耗，也不会产生污染

和辐射，因此获得了人们广泛的认可，尤其是近些年人们对新能源技术越来越重视，促进了风力发电技术的进一步发展。

要想风电电力能够顺利并入主电网，要求发电频率与电网频率必须保持一致。根据风力发电所采用的技术和设备不同，可将风力发电分为恒速和变速两种形式，两种发电形式的频率都能保持稳定。其中，恒速发电形式下对发电机运行速度要

求十分严格，目前大多采用异步感应发电机技术来实现；而变速发电技术使用的则是电子变频器对发电频率进行控制。

二、风力发电并网系统的基础架构

在风力发电并网系统中，微网系统是其中一个重要组成部分。它的应用优点是当电网在运行过程中遇到了一些问题时，该系统可以对电网进行自动探测和处理。微网主要是由小型电源负载结构、电能转换装置、储能装置等构成，在实践中，它们能够充分合理地利用输送到电网的能量，实现能量的合理分配和充分利用，从而提高电力的综合利用率。在电网的安全可靠度上，可以通过对负载等级的弹性调节来确保电网的安全；从实际应用的角度来看，微网系统的特点在于它有分布式电源，不仅可以保证并网运行的稳定，而且还可以将所剩的电能整合到整个网络体系中去，这体现了微网系统的智能化和环保特性。

三、风力发电并网系统的控制策略

1.微电网系统的控制

一般来说，风力发电系统的单体规模相对较小，大多都是以微电网形式存在的，因此我们可以以微电网系统为基本结构进行控制，而不同的微电网系统微电源类型存在不同，可对其分别开展控制。在实际控制工作开展过程，要求工作人员对微网系统的基本运行有全面的了解，并结合不同设备的运行状态对其进行维护和保养，统筹协调各设备之间的运行状态。控制过程中，能够对各设备运行方式、设备频率进行调整，从而使设备运行于最佳状态。在控制工作开展过程中，工作人员需要根据实际要求开展控制工作，通过加大对核心设备和参数数据的监控，对设备运行状态进行预测，尽早发现异常。

2.能源控制

开展能源控制不仅仅是风力发电的基本控制要求，更是风电并网的基础。因此，能源控制工作开展过程中，需要结合电网和风电的实际运行情况采取相应的控制策略，以保持较好的能源输出状态。具体来说，能源控制方法可选择性也比较多，既可以选择点对点控制模式对分布式设备进行控制，以保证较好的控制效

果；也可以采取比较灵活的负荷调节控制模式，在保证能源供应的同时，也能够

实现能源的综合应用。

3.故障的控制

随着我国风力发电规模的不断拓展，其应用需求、规模的复杂程度也呈复杂

化的发展趋势。以此为背景，风电管理和运行维护人员需要加强自身综合能力，

了解各种新型风电设备和控制模式，即可针对可能出现的故障采取具有针对性的

处理措施，这不仅是风电并网控制和优化的前提，更是未来主要发展方向。从现

阶段的应用技术来看，并网系统主要通过日常的维护和保养保持正常工作状态，

通过对各设备的电流、电压等用电参数进行监控并分析，根据其重要程度、数据

是否存在异常等指标参数对设备采取不同的保护措施。

四、风力发电并网系统的优化策略

1.确认关键性数据

结合国家电网长期运行情况，可知分布式微电网并入总网是关键性数据有两个：潮流指标和微电网的最大注入功率。风机发电的动力来源是大自然的风，因

风速、风向具有不稳定性。为加强对发电过程的控制，在风电系统设计和建设过

程中，就应确定好关键性数据，在后期运行过程中周边环境可能发生一定的变化，此时可对关键性数据的相关指标进行同步调整，不断提升其指标的可靠性。不同

的风力发电电网的指标有不同的最佳适应范围，在范围参数确定时需要综合考虑

地域、环境等多种影响因素，技术人员则需要结合具体请款展开分析，确定当前

状态下的最佳指标参数。

2.优化和完善保护装置

在机组设备运行过程中，随着设备的老化、外界环境的影响，其运行状态也

将越来越差。因此还需要加设保护装置降低来自风电系统本身和外界的负面影响。目前应用比较多的要属动态无功保护装置的应用，通过对发电系统进行动态无功

补偿，能够保证风电厂的安全容量。动态无功补偿装置的容量在设计之初就应确定，设计人员根据容量参数等相关指标设计无功参数，完善风力发电系统的结构。

当调控系统发生故障之后，为保证相关系统的正常运行，可采用低电压断电，这

种方式虽然对电网影响较小，但需要工作人员精准调控，因此在实际调控工作中，技术人员应了解电网各处负荷运行情况，同时具有丰富的调控经验。如有特殊情

况发生，可采用直流电运行确保电流的稳定接入。

3.确保电压系统的稳定

为保证并入电网电压的稳定性，还应从系统的设计着手，通过软件和硬件部

分的针对性设计，提高风电系统的技术性，使整个系统的技术和结构应用都达到

要求。风力发电厂的建设规模相对较大，应用电气设备和电机类型也比较多，为

确保系统的安全性和可靠性，工作人员应对电机的应用有所详细的了解，避免因

多台设备同时使用造成系统电压异常。此外，针对风电系统经常出现的异常情况，工作人员还应采取相应的稳压措施，确保整个发电系统的正常运行。

4.加强系统的后期维护

风电系统建成投运之后，对相关设备后期的维护工作也至关重要。后期维护

工作主要包括检修和安全管理两个方面。首先，安全管理工作与企业的体制体制

存在一定关系，企业应着重明确；风电安全事故发生所造成的影响是比较大的，

所以维护工作开展过程中要建立超前控制思维，实施标准化维修工作。其实次检

修工作的开展，运检班组应制定相关制度，对设备的巡检、维护频率和工作要求

作出详细规定，同时加强配件的管理工作，确保一旦出现问题能够及时更换。

结束语：

综上所述，在当前的物质生活水平状态下，人们对于电能的依赖性会越来越强，将导致用电量的需求不断增加。为了更好地迎合我国可持续发展战略要求，

未来风力发电规模会得到更进一步的推进，要根据目前的技术水平以及问题原因，通过采取设置控制器进行谐波控制以及抑制电压波动与闪变等措施来保障风力发

电的质量，推动风力发电并网技术不断优化升级，为国家电力行业发展做出努力。

参考文献：