電能質(zhì)量對風(fēng)電并網(wǎng)穩(wěn)定性的影響以及如何改善的研究

吳凱 剛千惠

摘 要：風(fēng)電是新能源發(fā)電中一個重要組成部分，但由于風(fēng)電的隨機(jī)性、間歇性和不可控性的特點(diǎn)，導(dǎo)致并入電網(wǎng)必將對系統(tǒng)造成一定的影響。本文研究了電能質(zhì)量對并網(wǎng)的影響和如何改善風(fēng)電并網(wǎng)穩(wěn)定性問題，為以后的研究奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電；新能源；并網(wǎng)；穩(wěn)定性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.20.202

1 引言

風(fēng)能是新能源的一種，由于風(fēng)速和風(fēng)向是隨機(jī)變化的，所以風(fēng)電廠輸出的電量也是隨機(jī)的。因?yàn)轱L(fēng)能獨(dú)特的特點(diǎn)使得風(fēng)電廠的容量可信度降低，也會給電網(wǎng)在有功無功的調(diào)度方面造成很大的困擾。如果遇到特大風(fēng)或者特別惡劣的天氣環(huán)境時(shí)，為了保護(hù)風(fēng)電機(jī)組整體設(shè)備不受損害，工作人員進(jìn)行切機(jī)。因此，這些情況對風(fēng)電并網(wǎng)穩(wěn)定性都會帶來很大的危害。為了提高風(fēng)電并網(wǎng)穩(wěn)定性，分析其影響因素是必要的。

2 電能質(zhì)量對風(fēng)電并網(wǎng)的影響

圖1為我國已建，在建和規(guī)劃建設(shè)的風(fēng)電廠位置圖。風(fēng)電已經(jīng)在我國廣泛的應(yīng)用，但還存在許多問題對電能質(zhì)量造成影響。電壓波動和閃變是風(fēng)電并網(wǎng)時(shí)常出現(xiàn)的兩種影響電網(wǎng)質(zhì)量的結(jié)果，追其本質(zhì)原因是由于風(fēng)能不穩(wěn)定導(dǎo)致輸出波動。風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行過程中的不穩(wěn)定因素和風(fēng)能的不穩(wěn)定性相結(jié)合就會導(dǎo)致最后電能輸出的不穩(wěn)定，要想把這些不穩(wěn)定的電能利用起來對電網(wǎng)本身就是一個很大的考驗(yàn)。如果電網(wǎng)不夠穩(wěn)定和強(qiáng)壯，風(fēng)電并網(wǎng)產(chǎn)生的電能就會對電網(wǎng)本身造成很大的沖擊，會出現(xiàn)電壓波動、閃變、電壓偏差、諧波等問題[1]。

2.1 電壓波動和閃變

電壓波動和閃變對于風(fēng)場并網(wǎng)來說是一個很常見的問題，因?yàn)轱L(fēng)能的不穩(wěn)定導(dǎo)致并網(wǎng)后電能的不穩(wěn)定，導(dǎo)致并網(wǎng)后電壓的波動。那波動的程度由電網(wǎng)無功波動和電網(wǎng)短路容量來決定。而閃變的程度是由電壓波動決定的。電壓的波動主要由三個因素引起的。風(fēng)電機(jī)組啟動瞬間會產(chǎn)生很大的電流和電壓，這股電流和電壓對并網(wǎng)會產(chǎn)生嚴(yán)重的沖擊，并且會持續(xù)很長時(shí)間，如果風(fēng)電機(jī)組設(shè)備較多這種沖擊會更加明顯。因此，一般并網(wǎng)時(shí)風(fēng)電機(jī)組會分開并入，并且間隔時(shí)間也要滿足要求以免造成不必要的沖擊對電網(wǎng)。

2.2 諧波污染

電網(wǎng)中應(yīng)用的電壓信號都是正弦波，并且電流信號也是同頻率線性的。但是當(dāng)正弦電壓信號與非線性元件一起使用時(shí)，元件就會出現(xiàn)非線性的電壓和電流屬于電壓電流畸變，這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因主要是當(dāng)正弦電壓信號與非線性元件一起使用時(shí)，非線性元件會產(chǎn)生諧波電壓和諧波電流。這些發(fā)生畸變的電壓和電流通過并網(wǎng)被送到電力系統(tǒng)時(shí)就會對電網(wǎng)產(chǎn)生很大影響，導(dǎo)致電網(wǎng)質(zhì)量下降，所以必須采取必要措施以免對電力系統(tǒng)中其他電子元件造成危害，影響電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行[2]。

2.3 頻率偏差問題

風(fēng)電廠并網(wǎng)時(shí)由于輸出功率與電網(wǎng)有區(qū)別，導(dǎo)致風(fēng)電廠的并網(wǎng)電壓對電網(wǎng)電壓以及電力系統(tǒng)頻率會有一定程度的影響。風(fēng)電廠的切出速度與風(fēng)速有密切的關(guān)系，當(dāng)切出速度小于風(fēng)速時(shí)，風(fēng)電廠要脫網(wǎng)停運(yùn)；當(dāng)當(dāng)切出速度大于風(fēng)速時(shí)，風(fēng)電廠也要停機(jī)脫網(wǎng)。只有在兩者之間時(shí)才能正常運(yùn)行，而這種突然的脫網(wǎng)對電力系統(tǒng)的頻率有一定的影響。

3 如何改善風(fēng)電并網(wǎng)穩(wěn)定性

3.1 對電能質(zhì)量的改善

改善電能質(zhì)量的裝置有APF（濾波作用）、DVR（電壓恢復(fù)）、SVC（無功補(bǔ)償）等。這些設(shè)備可以很好的控制電壓的波動和閃變。它們通過濾波，電壓恢復(fù)以及無功補(bǔ)償來完成電能質(zhì)量的改善。

3.2 低電壓穿越問題的改善

改善電網(wǎng)低電壓穿越能力主要有兩種方法，分別是改善控制方法與增加硬件電路。改善控制方法只能降低電網(wǎng)故障時(shí)的過剩電壓與電流，但是根據(jù)能量守恒定律這樣無法使過剩的電壓電流消耗掉，只能使之相對平衡。但是通過増加硬件電路就可從根本上解決了電網(wǎng)故障時(shí)的過剩電壓與電流問題。

3.3 電網(wǎng)穩(wěn)定性的改善

因?yàn)轱L(fēng)電隨機(jī)性較大所以調(diào)控難度較大，其中一種方法就是安裝儲能裝置，它可以很好的穩(wěn)定電網(wǎng)，也可以起到靜止無功補(bǔ)償裝置的作用。

4 結(jié)論

風(fēng)電在我國已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，但風(fēng)電并網(wǎng)穩(wěn)定性問題還存在問題，本文研究了電能質(zhì)量對并網(wǎng)的影響和如何改善風(fēng)電并網(wǎng)穩(wěn)定性問題，為以后的研究奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王偉，劉紅.風(fēng)電場并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組的控制技術(shù)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2016（02）：231.

[2]李璐，張凱.風(fēng)電場的穩(wěn)定性問題[J].可再生能源，2017（24）：30-34.