風力發(fā)電中的電能質(zhì)量問題的研究

張強

摘? ?要：隨著社會與經(jīng)濟的不斷發(fā)展，電力能源的需要正在數(shù)量急劇提升的同時表現(xiàn)出質(zhì)量要求和可持續(xù)發(fā)展要求的基本特點。風力發(fā)電是當前清潔電能生產(chǎn)的一個主要類型，受到風力發(fā)電電力生產(chǎn)技術(shù)、環(huán)境因素、設備特點的限制，風力發(fā)電表現(xiàn)出電能質(zhì)量不穩(wěn)定的特點。研究提供了做好功能設備的系統(tǒng)應用，統(tǒng)一風力發(fā)電機組電能質(zhì)量控制器，做好風力發(fā)電網(wǎng)絡的諧波抑制等對策，為風力發(fā)電企業(yè)更好地提升電力生產(chǎn)中的電能質(zhì)量作出了深入思考。

關鍵詞：風力發(fā)電? 諧波? 功能? 電能質(zhì)量? 控制? 機組? 干擾

中圖分類號：TM614? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）12（a）-0033-02

風力發(fā)電是新時期綠色觀念和可持續(xù)發(fā)展理念應用于電力產(chǎn)業(yè)的新生事物，由于風力發(fā)電受到地理環(huán)境、自然條件的現(xiàn)實而產(chǎn)生電力生產(chǎn)中電流沖擊、電壓波動、雜波影響等各種問題，如何提升風力發(fā)電企業(yè)實際生產(chǎn)的電能質(zhì)量，預防、處理和解決風力發(fā)電各類故障和隱患就成為企業(yè)的中心任務。

1? 做好風力發(fā)電網(wǎng)絡的諧波抑制

風力發(fā)電企業(yè)可以借助火電網(wǎng)絡中經(jīng)常使用靜止無功補償器作為有效抑制發(fā)電網(wǎng)絡中產(chǎn)生的有害諧波的主要方式，企業(yè)可以采取并網(wǎng)優(yōu)化、結(jié)構(gòu)重組的方式在風力發(fā)電網(wǎng)和設備的關鍵節(jié)點設置靜止無功補償器，更多地發(fā)揮電抗器、過濾器、電容器在電網(wǎng)運行中的諧波抑制功能，對風力發(fā)電機組因各類情況產(chǎn)生的諧波做到及時而準確地反應。發(fā)電企業(yè)要注意靜止無功補償器的狀態(tài)判別和信息解讀，通過反饋的資料和數(shù)據(jù)更好地判別風力發(fā)電機組的運行狀態(tài)和自然環(huán)境特點，以靜態(tài)的方式實現(xiàn)對風力發(fā)電網(wǎng)絡整體上的無功補償，在不增添整個風力發(fā)電網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)層次的基礎上，在穩(wěn)定電力網(wǎng)電壓變化情況的同時，將激烈震蕩的高頻諧波做到消減和抑制，實現(xiàn)整個網(wǎng)絡電流的穩(wěn)定，進而提升整個風力發(fā)電網(wǎng)絡電能供應的連續(xù)性和質(zhì)量。

2? 做好功能設備的系統(tǒng)應用

風力發(fā)電企業(yè)要善于在電力網(wǎng)絡中引入功能型設備，以此來消除有害雜波對風力發(fā)電網(wǎng)絡、機組與設備的影響，提升風力發(fā)電網(wǎng)絡整體運行安全性和電力電能質(zhì)量。風力發(fā)電企業(yè)要做好有源濾波器在電力網(wǎng)絡的應用工作，一般應采用有源濾波器的方式，利用電力晶體管和可關斷晶閘管構(gòu)成復雜的功能型裝置起到對電力網(wǎng)負荷電流實時樸償?shù)淖饔茫瑫r有緣該濾波器中電子元器件和控制開關具有自動調(diào)整和迅速切換的功能，可以通過向電力網(wǎng)輸入電壓負荷而實現(xiàn)對畸變電流的干預，進而確保整個電力網(wǎng)中僅僅向負荷提供正弦的基波電流，進而提升風力發(fā)電網(wǎng)絡質(zhì)量的穩(wěn)定性。在機組密集、負荷量大的區(qū)域接入的有源濾波器設備要強調(diào)功能性和反應能力，要對整個系統(tǒng)中電壓波動大、閃變頻率高、補償率高、容量大等特殊情況作出準確而及時的反應，起到對風力發(fā)電機組和網(wǎng)絡電壓波動的有效控制作用，實現(xiàn)對整個電力網(wǎng)穩(wěn)定電壓和提升電能質(zhì)量的價值。動態(tài)電壓恢復器是風力發(fā)電機組和電力網(wǎng)穩(wěn)定運行的重要功能型設備，其工作原理是利用通過儲能單元、補償裝置、切換設備的共同運行，在毫秒級的反應時間內(nèi)準確判斷機組和網(wǎng)絡存在的電壓差過大、電力供應不足等問題，進而在切換裝置的工作向?qū)δ軉挝粌涞碾娏ψ⑷刖W(wǎng)絡，在非常短的時間內(nèi)實現(xiàn)整個網(wǎng)絡的動態(tài)調(diào)整和電能質(zhì)量改善，進而消除和解決了風力發(fā)電中電壓波動、諧波等動態(tài)電壓質(zhì)量問題。

3? 提高風力發(fā)電運行人員的電能質(zhì)量保障能力

運行人員是風力發(fā)電機組電力生產(chǎn)和安全生產(chǎn)的人力資源保障，是提升和穩(wěn)定風力發(fā)電機組電能質(zhì)量的主要參與者，運行人員專業(yè)技能和技術(shù)保障能力決定著風力發(fā)電電能質(zhì)量的高低。風力發(fā)電企業(yè)要將運行人員的專業(yè)技術(shù)發(fā)展作為企業(yè)培養(yǎng)人才的重要戰(zhàn)略組成部分，針對性地提升人員風力發(fā)電技術(shù)、運行維護操作、電力網(wǎng)絡水平等相關素質(zhì)和能力，有效提升運行人員對風力發(fā)電生產(chǎn)過程中隱患排查、故障診斷、風險分析、損傷維護等方面的技能水平，為風力發(fā)電設備高質(zhì)量的電能生產(chǎn)提供人員、技術(shù)、素質(zhì)方面的支撐。風力發(fā)電企業(yè)還應該在發(fā)展體系上建立起運行人員的技術(shù)交流、深入學習的機制和戰(zhàn)略，為運行人員不斷提供更先進的理論和更寬廣的視野，讓運行人員的風力發(fā)電專業(yè)能力和電能質(zhì)量保障技能得到全面提升，為風力發(fā)電企業(yè)的安全電力生產(chǎn)和高質(zhì)量電能供應夯實人才、科技、認知基礎。

4? 優(yōu)化風力發(fā)電機組的分布與運行設計

對于每臺風力發(fā)電設備來講都是整個機組和供電體系的重要成員，每臺設備只有微觀的層面實現(xiàn)體系上的最佳分布和功能上的最佳狀態(tài)才能夠在整個機組中發(fā)揮出最大的經(jīng)濟與生產(chǎn)效能，因此作為風力發(fā)電企業(yè)必須要針對電力生產(chǎn)要求、自然風場實際、發(fā)電設備特點做到機組分布和功能設計的持續(xù)優(yōu)化和系統(tǒng)調(diào)整。一方面，要在風力發(fā)電機組整體電能質(zhì)量提升的角度優(yōu)化風力發(fā)電機組的分布形式，采取結(jié)構(gòu)優(yōu)化、系統(tǒng)重構(gòu)的方式更好地獲得風場穩(wěn)定而連續(xù)的風能，確保風力發(fā)電機組發(fā)電的質(zhì)量。另一方面，風力發(fā)電企業(yè)也應該根據(jù)社會電能需求特點和電力生產(chǎn)實際進行機組運行的優(yōu)化和調(diào)整，從提升整體可靠性和每個設備功能性相結(jié)合的層面制定機組運行的策略，在多個層面上更好地實現(xiàn)風力發(fā)電供電質(zhì)量的有效控制。

5? 統(tǒng)一風力發(fā)電機組電能質(zhì)量控制器

風力發(fā)電機組要在系統(tǒng)上實現(xiàn)電能質(zhì)量的統(tǒng)一控制，這有利于在局部的大范圍內(nèi)建立起優(yōu)化電能質(zhì)量、實施電力生產(chǎn)調(diào)控的技術(shù)與體系基礎。有了統(tǒng)一的電能質(zhì)量控制器風力發(fā)電機組可以實現(xiàn)對電流的有效補償，緩解雜波對風力發(fā)電機組的影響。在功能上看統(tǒng)一的風力發(fā)電機組電能質(zhì)量控制器予以綜合補償類裝置，因此可以通過串聯(lián)補償和并聯(lián)補償相結(jié)合的方式做到對風力發(fā)電機組、并網(wǎng)設備、電力用戶的差異性、綜合性補償，特別對于風力發(fā)電網(wǎng)絡和配電系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波震蕩更是有著良好的適應性，有助于提升整個風力發(fā)電平臺的電能穩(wěn)定性。在技術(shù)上看統(tǒng)一的風力發(fā)電機組電能質(zhì)量控制器還可以針對設備失靈、電壓波動、線路事故、供電中斷等特殊情況作出反應，采取動態(tài)方式實現(xiàn)電力質(zhì)量和電壓水平的有效控制，進而提升風力發(fā)電機組供電的安全性和可靠性。

6? 提升風力發(fā)電機組的抗干擾能力

針對風力發(fā)電機組的運行要在組網(wǎng)的過程中提升整個體系的抗干擾能力，通過風力發(fā)電設備間的聯(lián)動和補償效應有效地降低機組高電壓的峰值，同時有效化解機組低電壓的波谷，提升整個風力發(fā)電網(wǎng)絡的不脫網(wǎng)能力，在急劇變化的電網(wǎng)電壓極值中獲得整個體系的穩(wěn)定，減少對主干網(wǎng)電能質(zhì)量的影響，為進行風力發(fā)電機組的調(diào)整、優(yōu)化提供必要的穩(wěn)定運行時間，為提升風力發(fā)電機組電能質(zhì)量提供運行上和系統(tǒng)上的可能。

7? 結(jié)語

隨著我國對風力發(fā)電研究與應用的逐步深入，風力發(fā)電取得了可喜的成績，但是由于風力發(fā)電存在的適應性不強、電能質(zhì)量不穩(wěn)定等缺陷，風力發(fā)電在大面積商業(yè)化和并網(wǎng)等關鍵環(huán)節(jié)上還存在于發(fā)展要求所不相適應的問題。風力發(fā)電企業(yè)應該立足于管理創(chuàng)新、機組優(yōu)化、設備升級、技術(shù)換代等一系列措施和方法，持續(xù)優(yōu)化風力發(fā)電網(wǎng)絡、提升風力發(fā)電電能質(zhì)量，進而為高質(zhì)量、清潔的風力電能的普及化、社會化、商業(yè)化應用提供技術(shù)上、管理上、設備上的可能和基礎。

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