李勤徑

(新疆龍?jiān)达L(fēng)力發(fā)電有限公司 新疆烏魯木齊 830000)

摘要: 本文首先對(duì)風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，重點(diǎn)分析風(fēng)力發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)及運(yùn)行試驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上深入研究風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量的影響，希望通過(guò)本文的研究能夠更加全面的掌握關(guān)于風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的技術(shù)以及運(yùn)行試驗(yàn)的基本情況，同時(shí)也為后期更好的研究風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量的影響，有效提升并網(wǎng)質(zhì)量提供參考。

關(guān)鍵詞: 風(fēng)力發(fā)電;并網(wǎng);電能質(zhì)量

1引言

近年來(lái)隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電的研究也不斷深入。同時(shí)隨著傳統(tǒng)能源的不斷消耗，能源形勢(shì)愈加緊張，風(fēng)力發(fā)電受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注E。風(fēng)力發(fā)電清潔無(wú)污染，而且能夠持續(xù)利用，是理想的發(fā)電模式，國(guó)內(nèi)關(guān)于風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。但是由于風(fēng)電場(chǎng)一般都是設(shè)置在比較偏遠(yuǎn)的地區(qū)，不能承受較大的沖擊，而且發(fā)電量隨機(jī)性比較大，在并網(wǎng)中也會(huì)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行造成較大的影響。因此在現(xiàn)階段加強(qiáng)對(duì)于風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)以及電能質(zhì)量控制的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，能夠更加全面的掌握風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)、試運(yùn)行方案以及對(duì)電能質(zhì)量的影響，從而更好的發(fā)揮并網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，降低風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)對(duì)于電能質(zhì)量的影響，全面保障電網(wǎng)的平穩(wěn)運(yùn)行，促進(jìn)風(fēng)電行業(yè)的健康發(fā)展。

2風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電最大的特點(diǎn)就是隨機(jī)性比較大，發(fā)電量的大小受到自然風(fēng)力的影響。而風(fēng)力發(fā)電的并網(wǎng)要求輸出的電壓與電網(wǎng)系統(tǒng)中的電壓在頻率、相位等方面都保持一致。在風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)運(yùn)行過(guò)程中，隨著機(jī)組容量的增加，電網(wǎng)承受的沖擊也會(huì)越來(lái)越大。這種沖擊會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的電壓以及機(jī)械部件造成比較大的影響，甚至?xí)霈F(xiàn)零部件損壞的情況。如果長(zhǎng)時(shí)間處于這種沖擊強(qiáng)度下，會(huì)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)中其他機(jī)組的運(yùn)行以及整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行安全造成影響，所以必須根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)。

2.1同步發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)同步發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)是同時(shí)輸出有功功率和無(wú)功功率，而且發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的性能比較穩(wěn)定，能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的電能輸出，這種發(fā)電機(jī)在其他模式發(fā)電中的應(yīng)用也比較廣泛。但是風(fēng)力發(fā)電中風(fēng)速的大小是人力無(wú)法控制的，這就會(huì)導(dǎo)致電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)處于極不穩(wěn)定的狀態(tài)，而且將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)電網(wǎng)中以后，調(diào)速性能比較差，當(dāng)處于重載狀態(tài)運(yùn)行時(shí)容易出現(xiàn)無(wú)功振蕩的情況，這也是同步發(fā)電機(jī)入網(wǎng)一直沒(méi)有在風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)中使用的主要原因。近年來(lái)隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，這些問(wèn)題逐漸得到解決，其中借助變頻裝置連接電網(wǎng)和電機(jī)就能實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的并網(wǎng)。

2.2異步發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)異步發(fā)電機(jī)組與同步發(fā)電機(jī)組不同，可以通過(guò)轉(zhuǎn)差率的變化來(lái)調(diào)整機(jī)組負(fù)荷，沒(méi)有太高的調(diào)速精度要求，而且也不用對(duì)設(shè)備進(jìn)行整步操作，發(fā)電并網(wǎng)比較方便。在風(fēng)力電機(jī)機(jī)組中使用異步發(fā)電機(jī)能夠比較簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)操作，而且能夠避免失步問(wèn)題和無(wú)振蕩情況的發(fā)生，保障電網(wǎng)平穩(wěn)運(yùn)行。但是由于異步發(fā)電機(jī)能夠直接并入電網(wǎng)，容易對(duì)電網(wǎng)造成沖擊，出現(xiàn)電壓驟降的情況，會(huì)威脅到系統(tǒng)的安全。而且異步電動(dòng)機(jī)并網(wǎng)需要從其他設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)償，也容易引發(fā)電流過(guò)載等情況，威脅到系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)及運(yùn)行試驗(yàn)

為了切實(shí)保障風(fēng)力發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)安全，需要對(duì)電網(wǎng)的并聯(lián)運(yùn)行進(jìn)行全面的運(yùn)行試驗(yàn)。

3.1軟并網(wǎng)功能試驗(yàn)

軟并網(wǎng)功能試驗(yàn)中需要借助雙向晶閘管將電網(wǎng)與電機(jī)連接在一起。在電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中逐漸將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主軸的轉(zhuǎn)速提高，當(dāng)速度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)同步速度的95%左右的時(shí)候?qū)⒉⒕W(wǎng)的接觸器開(kāi)啟。然后調(diào)整晶閘管的觸發(fā)單元使導(dǎo)通角逐漸升高到180°，同時(shí)將速率調(diào)整到規(guī)定值，避免對(duì)電網(wǎng)造成沖擊。經(jīng)過(guò)一段暫態(tài)過(guò)程最后將旁路開(kāi)關(guān)閉合。

3.2動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置測(cè)試

不同負(fù)載下的電容補(bǔ)償?shù)耐肚袆?dòng)作會(huì)有一定的區(qū)別，因此需要在不同的輸出功率下對(duì)補(bǔ)償投切進(jìn)行測(cè)試。這里選擇風(fēng)電小發(fā)和大發(fā)兩種極端工況進(jìn)行測(cè)試。在小發(fā)工況下，母線的電壓會(huì)達(dá)到所有情況下的最好水平，只能進(jìn)行感性無(wú)功補(bǔ)償試驗(yàn)。而在大發(fā)工況下，無(wú)功損耗會(huì)達(dá)到最大值，可以使用容性無(wú)功補(bǔ)償試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試。同時(shí)兩種狀態(tài)下的測(cè)試都要增加暫態(tài)下裝置響應(yīng)試驗(yàn)和穩(wěn)態(tài)下無(wú)功控制試驗(yàn)作為補(bǔ)償測(cè)試，這樣能夠比較全面的印證系統(tǒng)方案中選擇的補(bǔ)償控制策略的正確與否。

除此之外還要對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行低電壓穿越能力測(cè)試試驗(yàn)以及電能質(zhì)量測(cè)試試驗(yàn)等。

4風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量的影響

從上文的分析可知，風(fēng)電并網(wǎng)會(huì)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的電能質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響。尤其是隨著風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電容量的不斷增加，機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行的規(guī)模也會(huì)逐漸擴(kuò)大，對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響也會(huì)更加深遠(yuǎn)。其中風(fēng)力發(fā)電自身特點(diǎn)導(dǎo)致的閃變和電壓波動(dòng)是影響電能質(zhì)量的兩個(gè)主要形式。

由于風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)力資源是不受人為控制的，在風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中機(jī)組的輸出功率也會(huì)出現(xiàn)較大的浮動(dòng)并網(wǎng)以后就會(huì)對(duì)電能質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響。雖然現(xiàn)在的風(fēng)電并網(wǎng)已經(jīng)廣泛選擇軟并網(wǎng)的方式進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，但是也難以避免在并網(wǎng)啟動(dòng)的時(shí)候出現(xiàn)較大的沖擊。比如說(shuō)并網(wǎng)時(shí)風(fēng)速過(guò)大，超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的切出風(fēng)速，這種情況下，風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)機(jī)就會(huì)退出運(yùn)行。這種情況機(jī)會(huì)對(duì)配電網(wǎng)造成極大的沖擊。而且在風(fēng)電場(chǎng)正常運(yùn)行過(guò)程中，風(fēng)速也會(huì)出現(xiàn)變化，同時(shí)受到塔影效應(yīng)的影響，風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電機(jī)組的出力狀態(tài)也會(huì)產(chǎn)生比較大的波動(dòng)，就會(huì)引起電壓閃變。因此在風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電并網(wǎng)的過(guò)程中可以增設(shè)靜止無(wú)補(bǔ)償器、有源電力濾波器和動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器等來(lái)消除抑制諧波、閃變以及電壓波動(dòng)等情況的出現(xiàn)。

5結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文的分析可知，風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)對(duì)于電能質(zhì)量有較大的影響。當(dāng)前風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電并網(wǎng)主要采用同步和異步發(fā)電并網(wǎng)兩種方式，現(xiàn)在風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)不夠成熟容易出現(xiàn)閃變、電壓波動(dòng)等問(wèn)題，在并網(wǎng)運(yùn)行中要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試實(shí)驗(yàn)才能更好的保障風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的效果以及電能控制的質(zhì)量。未來(lái)隨著風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，風(fēng)力發(fā)電會(huì)受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注，風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)以及電能質(zhì)量的控制要求也會(huì)愈加嚴(yán)格，這就要求風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)及電能質(zhì)量控制人員不斷加強(qiáng)對(duì)于并網(wǎng)技術(shù)的研究，制定更加合理的電能質(zhì)量控制方案，更好的發(fā)揮風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)風(fēng)電行業(yè)的良好發(fā)展。

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