如何做好風(fēng)力發(fā)電中的電能質(zhì)量問(wèn)題的解決

張思航

摘要：現(xiàn)階段風(fēng)力發(fā)電已然成為電力資源供應(yīng)重要方式之一。相較于其他發(fā)電手段而言，風(fēng)力發(fā)電電能質(zhì)量更易受到各類因素影響，導(dǎo)致電力傳輸期間出現(xiàn)消耗量過(guò)大等問(wèn)題，嚴(yán)重影響到電力生產(chǎn)期間的綜合效益。本文就針對(duì)此，以電力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及特征為切入點(diǎn)，提出風(fēng)力發(fā)電電能質(zhì)量問(wèn)題，針對(duì)此些問(wèn)題制定專項(xiàng)可行解決對(duì)策，以供參考。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電;電能質(zhì)量;存在問(wèn)題;解決對(duì)策，

前言

風(fēng)能的清潔性強(qiáng)、可再生性顯著。通過(guò)大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，可以有效緩解各領(lǐng)域生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)建設(shè)期間的用電緊張問(wèn)題?，F(xiàn)階段風(fēng)力發(fā)電在我國(guó)已初具規(guī)模，但風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)會(huì)對(duì)電能質(zhì)量造成不同程度影響，導(dǎo)致電力系統(tǒng)運(yùn)行期間的安全性與平穩(wěn)性無(wú)法得到根本上保障。因此為充分發(fā)揮出風(fēng)力發(fā)電技術(shù)積極作用，還需要分析存在于風(fēng)力發(fā)電期間的電能質(zhì)量問(wèn)題，制定專項(xiàng)可行解決對(duì)策。

1、風(fēng)力發(fā)電類型及特征

現(xiàn)階段風(fēng)力發(fā)電主要采用恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，通過(guò)保持發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，獲得與電網(wǎng)頻率一致的電能。現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要采用步電機(jī)與鼠籠感應(yīng)電機(jī)設(shè)備[1]。其中，鼠籠型感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速，實(shí)際結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，運(yùn)行期間的造價(jià)低。但在該設(shè)備實(shí)際運(yùn)行期間，也存在氣動(dòng)效率不足、結(jié)構(gòu)負(fù)荷較高等問(wèn)題、在風(fēng)速轉(zhuǎn)變的情況下，設(shè)備也會(huì)偏離最佳運(yùn)行轉(zhuǎn)速。

部分發(fā)電站還會(huì)使用變頻恒速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，風(fēng)電機(jī)可以實(shí)施變速運(yùn)行。發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速的變化而發(fā)生改變，以捕獲最大風(fēng)能，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速值。通過(guò)使用變頻恒速風(fēng)力發(fā)電手段，還可以調(diào)節(jié)電力傳輸期間的有功功率及無(wú)功功率，使發(fā)電機(jī)組與電力系統(tǒng)之間形成柔性連接，變頻恒速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)比恒速恒頻發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行效率更高，可滿足并網(wǎng)操作要求，實(shí)際運(yùn)行期間的安全效益與經(jīng)濟(jì)效益更為顯著。

2、風(fēng)力發(fā)電中電能質(zhì)量問(wèn)題

2.1電壓偏差及電壓波動(dòng)

在風(fēng)力發(fā)電供電系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中極易出現(xiàn)電壓偏差問(wèn)題，即理論偏差與實(shí)際偏差相差較大，無(wú)法從根本上保障電力傳輸水平[2]。在風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)工作開(kāi)展期間，雖然借助并網(wǎng)電容裝置補(bǔ)償可以進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)，但電容器在切換過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)卡頓情況，對(duì)電力資源整體傳輸水平造成嚴(yán)重不利影響。由于發(fā)電機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行期間的出力及復(fù)合作用始終處于變化范圍之內(nèi)，在受壓力偏差及壓力波動(dòng)作用的影響下，也會(huì)極大程度提升電網(wǎng)運(yùn)行期間的誤差性。

引發(fā)電壓偏差及電壓波動(dòng)的原因主要為風(fēng)力變化。在風(fēng)力變化期間，風(fēng)速也會(huì)隨之發(fā)生變化，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在啟動(dòng)、停機(jī)運(yùn)行期間，也會(huì)使電壓波動(dòng)更加明顯。

2.2諧波電壓與三相不平衡

在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，電力電子元件會(huì)產(chǎn)生諧波，導(dǎo)致電能質(zhì)量難以得到根本上管控。風(fēng)電機(jī)組有大量的電力電子元件，在異步發(fā)電機(jī)組實(shí)際運(yùn)行時(shí)，定子繞組可直接接入到交流電子系統(tǒng)中，接入雙向功率變換器，負(fù)責(zé)電功率發(fā)出。此種發(fā)電方式會(huì)與電網(wǎng)原形波產(chǎn)生疊加作用，導(dǎo)致電力輸出特性的波動(dòng)程度也會(huì)明顯加深，影響電能傳輸質(zhì)量。

3、解決風(fēng)力發(fā)電中電能質(zhì)量問(wèn)題的具體措施

3.1應(yīng)用電壓波動(dòng)與閃變抑制技術(shù)

在電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，供電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、負(fù)荷特性以及電力系統(tǒng)短路容量是導(dǎo)致電壓波動(dòng)及閃變問(wèn)題出現(xiàn)的重要因素。在頻繁啟動(dòng)機(jī)組過(guò)程中，也會(huì)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行造成較大沖擊[3]。因此為有效解決電壓波動(dòng)及閃變情況，還需要設(shè)置補(bǔ)償裝置，最大限度改善設(shè)備性能，從根本上提升電力資源傳輸期間的平穩(wěn)性。通過(guò)增加降壓、斬波器、串聯(lián)電阻等手段，改善電機(jī)啟動(dòng)特性。架設(shè)專用供電線路，控制電壓波動(dòng)及變閃問(wèn)題發(fā)生幾率。

3.2應(yīng)用電力諧波抑制技術(shù)

為根本上保障電力發(fā)電中電能質(zhì)量，還需要注重使用電力諧波抑制技術(shù)。由于在風(fēng)力發(fā)電中，敏感負(fù)荷對(duì)濾波效果的要求更高，因此有源電力濾波裝置也被較為廣泛的應(yīng)用在了風(fēng)力發(fā)電過(guò)程中。相較于無(wú)源電力濾波裝置而言，有源電力濾波裝置能夠吸收更多固定諧波，動(dòng)態(tài)產(chǎn)生與補(bǔ)償諧波形狀一致、相位相反電流，能夠有效抵消非線性負(fù)荷產(chǎn)生的諧波電流，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償跟蹤目標(biāo)。

同時(shí)，有源電力濾波裝置反應(yīng)速度快，能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償，濾波效果不會(huì)受到電力系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)影響。

3.3引入功能設(shè)備系統(tǒng)

注重在風(fēng)力發(fā)電中引入功能性設(shè)備，消除有害雜波對(duì)風(fēng)力發(fā)電網(wǎng)絡(luò)、機(jī)組及設(shè)備的影響，以從根本上提升風(fēng)力發(fā)電網(wǎng)絡(luò)整體運(yùn)行期間的安全性，切實(shí)保障電力傳輸質(zhì)量[4]。同時(shí)，在機(jī)組密集、負(fù)荷量較大的區(qū)域接入有源濾波裝置，可以從根本上提升裝置自身的功能性與反應(yīng)能力，針對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行期間的閃變頻率變化情況做出及時(shí)反應(yīng)，切實(shí)保障電網(wǎng)平穩(wěn)運(yùn)行目標(biāo)。

在發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)還可借助動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)裝置保障電網(wǎng)平穩(wěn)運(yùn)行。借助恢復(fù)裝置中的儲(chǔ)能單元、補(bǔ)償裝置、切換設(shè)備，立即準(zhǔn)確判斷出機(jī)組及網(wǎng)絡(luò)存在的電壓差過(guò)大、電力供應(yīng)不足問(wèn)題。將儲(chǔ)能單位儲(chǔ)備的電力注入到網(wǎng)絡(luò)中，使網(wǎng)絡(luò)電能質(zhì)量能夠得到良好改善，消除風(fēng)力發(fā)電中的電壓波動(dòng)、諧波較大問(wèn)題。

3.4構(gòu)建高素質(zhì)工作團(tuán)隊(duì)

為使風(fēng)力發(fā)電中的電能質(zhì)量能夠得到根本上保障，還需要構(gòu)建起一支高素質(zhì)工作團(tuán)隊(duì)。借助運(yùn)行人員專業(yè)技能與技術(shù)保障能力，保障電力資源傳輸質(zhì)量。依照風(fēng)力發(fā)電技術(shù)、運(yùn)行維護(hù)操作、電力網(wǎng)絡(luò)水平等內(nèi)容，在運(yùn)行工作人員中定期開(kāi)展專業(yè)培訓(xùn)。要求運(yùn)行人員具備故障診斷、風(fēng)險(xiǎn)分析、故障維護(hù)等能力，能夠積極參與到電能質(zhì)量保障工作中，及時(shí)發(fā)現(xiàn)與解決存在于風(fēng)力發(fā)電站運(yùn)行期間的各類問(wèn)題，從根源處消除風(fēng)力發(fā)電電能質(zhì)量影響因素。

總結(jié)

總而言之，雖然風(fēng)力發(fā)電會(huì)對(duì)電能質(zhì)量造成一定程度影響，但依然具備較高的應(yīng)用可行性與經(jīng)濟(jì)適用性。為從根本上保障風(fēng)力發(fā)電工作高質(zhì)高效開(kāi)展，還需要分析導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電電能質(zhì)量問(wèn)題的各類原因，對(duì)風(fēng)力發(fā)電模式進(jìn)行段優(yōu)化，制定出專項(xiàng)可行的風(fēng)力發(fā)電管控機(jī)制。

參考文獻(xiàn)：

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