董云波

摘要：风能是一种清洁可再生能源，在我国电力事业中的地位日益提高，因此，风力发电并网成为新能源发电重要的发展趋势之一。为提高风力能源的利用效率，必须要采取有效措施，提升风力发电并网技术水平，加强电能质量的有效控制。本文对风力发电及其并网进行进行了分析，并探讨了风力发电并网的电能质量影响及控制措施。

关键词：风力发电；并网；电能质量；控制措施

引言

从目前我国的实际国情来看，通过风和太阳能来进行新能源发电的项目越来越多，设备也越来越完善。相比于前几年，这些设施的数量有了明显的增长。通过这一系列的现象都可以知道，新能源在我国的发展前景是非常可观的，但是在急速发展的过程当中却存在必然产生的问题。以风力发电为例，风力发电没有任何污染，成本较低，但是风力发电厂常常处于比较偏远的环境，受到各种不确定因素的影响，对电网的运行产生谐波污染、电压波动等影响，因此风力发电具有一定的不稳定性和波动性。在风力发电并网系统中，要根据实际情况选择合适的并网技术，并积极采取措施，做好电能质量控制。

1风力发电及其并网技术

1.1风力发电技术

风力发电机组主要包括风力机、永磁同步发电机、功率变换器、测量与控制系统等几大部分，如图1所示。风力发电的基本原理是：风力机中的风轮能够采集和吸收风力能源，在这个过程中外界风力作用在桨叶上具有一定的功角和速度，从而使得桨叶产生旋转力矩发生转动，实现风能和机械能之间的转换。之后，通过永磁同步发电机将这部分机械能转化为电能，发电机输出的电能还需要电力电子变化器才能够输入到并联的电力网络中，从而为主电力系统提供辅助电能。

1.2风力发电并网技术

将风力发电系统并入到电网系统中，常见的方式包括以下两种：

1.2.1同步风力发电机组并网技术

同步风力发电机组就是风力发电机与同步发电机的结合。在运行同步发电机的同时，不仅能够有效地输出有功功率，而且可以给发电机组提供无功功率，并确保周波的稳定性，极大程度上提升电能的质量，所以在我国的电力系统中，同步发电机组并网技术应用功能较多。通常情况下，风速的波动较为明显，会导致转子转矩表现出较大幅度的波动，无法达到发电机组并网调速的精度。如果将风力发电机与同步发电机融合之后未充分考虑这些隐患，特别是载荷较大的情况下，很可能使整个电力系统出现失步现象或无功振荡。因此，在同步风力发电机组并网技术中必须要综合考虑这些问题，可以采取在同步发电机和电网之间安装变频器等措施，避免电力系统无功振荡或失步问题，进而提升同步风力发电并网水平。

1.2.2异步风力发电机组并网技术

异步风力发电机组并网技术主要根据转差率的基本原理，对发电机的运行负荷进行调整，当发电机的转速与同步转速相近时，就可以实现风力发电机组与配电网的并网。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，不需要高精度的机组调速在实际工作中，不需要保持同步或是整步操作与设备，基本保持转速与同步转速相同就可以实施并网。异步发电机与风力发电机组相搭配具有着不需要复杂控制装置的优点，这得益于其只需要依靠转差率便可以调节负荷的特点。异步风力发电机并网后不会出现同步风力发电机组并网技术、无振荡的问题，其运行时有着较强的可靠性和稳定性。异步风力发电机组并网技术也有一定的不足，例如，大冲击电流容易在工作人员直接进行并网操作时产生，导致电压下降，不利于系统的稳定运行等。

2风力发电并网对电能质量的影响

2.1引入谐波

随着风力发电机组运行规模的不断增大，其对整个电网的电能质量产生的影响也不断增加。风力发电并网往往会引入一系列的谐波，风力电源本身会形成谐波源，风力发电并网中应用到的逆变器也会产生谐波，这些原因都可能产生较多的谐波引入，从而影响整个电网的电能质量。同时，大部分风力发电机组通过软并网方式完成并网，在这个过程中，容易产生较大的冲击电流，严重影响并入电网的供电质量。

2.2造成电压闪变和波动

除了谐波能影响风力发电电能质量之外，电压闪变和波动也是影响电能质量的一种重要问题。风力发电并网连接过程中，当配电变压器远离连接位置时，馈线周围的电压将会产生较大幅度的波动，导致电力设备的损害，影响其正常工作状态。此外，风力发电的接入，引起电网电压的提升，尤其是目前风力发电应用较多的是异步电机，这种发电机在构建旋转磁场的时候无功功率会有所消耗，这些功率分布对整个电压有巨大的影响。此外，风力发电的接入，引起电网电压的提升，尤其是目前风力发电应用较多的是异步电机，这种发电机在构建旋转磁场的时候无功功率会有所消耗，这些功率分布对整个电压有巨大的影响。

3风力发电并网电能质量控制策略

3.1有效抑制谐波

风力发电并网中可以利用静止无功补偿器对谐波危害进行抑制，对电能质量进行控制，例如，在系统中添加静止无功补偿器、电抗器、可投切电容器等静止无功补偿器。静止无功补偿器的应用优势在于响应速度较快，能够实时跟踪并网后的无功功率变化情况，对风速不稳定所导致的电压起伏现象进行大幅度调节，从而有效消除谐波，使风力发电机组运行状况不影响电网电能质量，保障电网的稳定运行。

3.2电压闪变和波动的抑制

第一， 应用有源电力滤波器，在负荷发生变化时，实时补偿无功电流，从而有效稳定符合电流的波动情况，有源电力滤波器的主要构造包括电力晶体管和可关断晶闸管，大部分属于可关断的电力器件，可以利用电子控制器取代传统电源作用，通过发出畸变电流，从而保障系统为负荷发出稳定的正弦基波电流，有源电力滤波器不仅响应迅速，还能够快速进行电压闪变补偿，从而有效控制电能质量，降低电压波动，确保电网的稳定性和可靠性；第二，应用动态电压恢复器，

可以添加动态电压恢复设备在系统中在中低压类型配电网的情况下，因为其同样会发生电压闪变问题在有功功率高速波动过程中，与此同时需要更加优秀的补偿装置，补偿装置要在提供无功功率的同时能够补偿有功功率，因为补偿设备自身带有储能单位，进而使得电能质量整体得到提升。

结束语

总而言之，随着电气时代的不断发展，电力能源需求只会越来越大，传统发电技术已经远远无法满足这种需求。风能是洁净的可再生可持续发展的绿色能源，采用风力发电是受到大力倡导支持的，因此在我国的电力行业中占据的比例也越来越高。但是风力发电目前存在的一些欠缺之处影响了其普及速度，还需要继续发展与完善。相信在不远的未来，风力发电并网技术必将能攻克一切技术难关，成为发电事业的引领者和主力军。

参考文献：

[1]米凌志.风力发电并网及电能质量控制的相关探讨[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2017（08）：149-150.

[2]樊裕博.風力发电并网技术及电能质量控制策略[J].科技传播，2015，7（21）：43-44.