（中国大唐集团内蒙古分公司蒙西事业部 内蒙古自治区乌兰察布市 012300）
摘要：风能是当前应用比较广泛，并且利用比较充分的一种自然能源，最为常见的例子就是将风能应用在电能的产出上。但是，因为风能的速度不能被准确地测量，并且风向具有极大的不稳定性，因此很多的风力发电机组并网不能发挥很好的利用效果，下面我们将对于主要的影响因素进行详细分析。
关键词：风力发电机组；并网系统；稳定性
引言
人类生产和生活中方方面面都涉及到能源使用。随着社会经济不断进步，人类生产和生活对能源需求量都日益加剧。在我国能源供应结构中，煤炭、石油等不可再生能源占据相当大的部分。这类能源的大量使用，不仅造成严重的环境污染，同时也造成能源资源的枯竭，发展形势与环境污染之间的矛盾突出。因此，必须加大力度发展新能源和可再生能源，缓解非再生能源压力，优化能源整体结构，开发利用新能源的形势刻不容缓。各种能源形式之间可以互相转化，风能是空气流具有的动能，利用风车提取风能去推动大型发电机工作，产生的电力连接电力系统。风力发电就是将大规模风力发电机并入电网运行，发电机与电力系统发生电气连接，进行功率交换。由于风力发电机组中风速随机变化，致使并网时因转子速度异常，产生的不稳定电流会引起电网电压大幅度变化，致使并网响应速度过慢，造成运行不稳定，更有可能损坏发电机。因此，研究影响风力发电机组并网系统稳定性的因素十分重要。
1风力发电机组
1.1风力发电机现状
其主要指借助风机转换风能与电能，利用电磁感应原理经过调压操作将转换后的电能输送到电网与用户中心。经过多年发展，我国风力发电机组建设日益完善，逐步改进传统的恒速恒频发电机组，应用新技术与设备对风力发电进行创新完善。变速恒频技术是一种新技术，其能够动态化调整风机叶轮转速，结合风速变化调整并引入变流技术，以此确保风力发电保持恒定的输出频率。应用变速恒频技术可以保障风力发电质量，所以现阶段此项技术广泛应用于我国风力发电并网系统。
1.2风力发电机组的基本组成部分
传统意义上的风力发电机通常包括4个工作板块，分别为风速模型、风机、发电机和控制系统。首先，风速模型具有比较明显的波动以及随机特点，这个模型的建立是4个模块中最为复杂的部分。在一般的风力发电机组中，对于电网的影响风速性能分析需要进行部分的简化，因此我们常常将简化后的工程分为两个不同的部分，分别为平均风速和其他干扰因素。其次，在风力发电机组中的发电机种类是比较繁琐的，因此需要能够快速找到感应电机模型中同步的型号。为了能够对于风力发电机的稳定性因素进行仔细研究，我们同样需要能够营造了一个比较良好的研究环境。对于异象模型机的电网分析，工作中需要涉及一些比较复杂的方程组模型，例如摇摆方程、磁链和电压方程等。最后，对于控制系统模板而言，主要涉及了功率检测以及速度控制两个不同的工作板块，需要能够在规定的时间内完成如下的工作任务：在规定的风速条件下，机组能够稳定运行；在额定风速情况下，能够最大程度上吸收能量；在高频风速下能够保证风机保持稳定的输出模式，避免出现放电机或者其他装置出现过度负荷的情况。
2传统恒定风速发电模型系统
我国大部分的电网工程都是利用异步的发电系统，这种发电方式在进行并网的运行过程中不仅会消耗大量的无用功，同时还会对系统的稳定性造成很大的波动影响。这种发电设备为了避免出现这样的不良影响，通常在另外一端放置一个补偿性的电容器，从而减少无用功的吸收。经过长期的调查和研究可以发现，恒定频率和速度的发电系统对于系统的自我调节功能没有任何影响，即使系统出现了故障，这种发电模式也会被立刻从系统中去除，等到系统恢复运作之后才能够被再次应用。因此，为了防止这样的故障发生，需要在内部时刻准备一个大量的功率储备，但是安装大功率的设备对于电网的稳定性通常会造成不利的影响。因为恒定风速异步的发电系统在结构上比较简单，方便管理以及维护，所以这种发电系统能够长期存在。同时这种设备在运行过程中不会造成任何的环境污染，因此在市场上还是具有一定竞争力的。
3并网双馈风力发电系统
3.1双馈式风力发电机组的原理结构
双馈风力发电系统通常由风轮、齿轮箱、双馈发电机、背靠背变流器及其控制系统构成。双馈发电机定子侧与电网直连。转子经过ＰＷＭ变换器与电网间接相连，通过转子的控制实现对定子侧电压幅值、相位、频率的间接控制，使其与电网电压一致，实现并网及变速恒频运行。系统成功并网后，通过改变转子励磁电流和转矩电流，对双馈发电机功率进行解耦控制，最终实现风电机组最大功率跟踪。故对于双馈风力发电系统的控制关键在于背靠背变流器的控制。而对网侧变流器的控制，理想目标为使输入电流正弦，确保直流母线电压的稳定和系统功率因数的提高。机侧变流器的控制目标是给转子恰当的励磁电流来完成机组的变速恒频运行，提高机组的发电效率。
3.2发电机的内部构成
风力发电机控制方式主要分为2个部分，一是利用控制角浆距离的方式；二是利用机器中的电流大小控制风力系统中的电动势能进行控制。一方面，如果实际运行过程中的风速大小和额定风速类似，工作人员将利用第一种控制方式控制发电机组。但是，很多搜集的风属于自然风，具有不稳定性的明显特点，风势的走向也不容易被把握，因此风能还是不能被控制的。在控制角度的过程中也会分为2种不同情况的控制方式，第一种方法就是利用系统反馈的调节信号进行自动调节；第二种方法根据鼓风机的实际输出功率进行控制。另一方面，如果运行的过程中实际风速没有达到预期的额定风速标准，则需要利用变流器控制发电的机组。而其中变流器主要分为2个不同的组成部分，一是侧变流的控制方式，风力发电机组利用侧身变流仪器转换电流的方式，改变电动的势能大小，对于内部的转子速度进行改变，彻底改变功率大小对于电流稳定性的影响。二是网测电流控制方式，这种变流器的主要优点在于能够实现风电机组系统内部的变流器和电网之间无差别功率的调节。如果需要调节功率，可通过改变电流大小的方式，保证直流线路的电压稳定性；对于没有功率的部分而言，则能够通过改变风量的大小进行控制。
4并网风电系统仿真分析
为了能够详细分析并且了解并网系统中电压的稳定性情况，研究人员分别从110kV的电压到25kV的电压进行模拟故障分析。（1）110kV电压降落分析在110kV的电压情况下，15s内将电压下降了0.2p.u.。因为这个过程中浆距角度和内部变流器两个部分的协调控制，电压的输出还是能够基本保持稳定的，即使电压在短时间内出现了较大的波动，一段时间后能够恢复到原本的数值。经过50s之后，外部的实际风速超过了额定风速，系统利用自身的保护系统进行自我保护和清理，可以发现风力电场中的输出功率瞬间消失，此时说明了风力电场已经被移除。（2）25kV两侧接地故障处理分析在仿真系统中如果15s内25kV位置出现了故障的情况，并且两端的位置是单相接地的情况，那么中间的电压基本上能够瞬间恢复。但是如果在变压器T2的25kV位置处出现了同样的故障情况，两端接地的电压瞬间消失，同时风电场输出口位置的电压同样也会出现波动性的影响，下降了大约0.1p.u.。等到15s之后，因为发电机的速度过小，输出电压过小导致系统自动开启了保护措施，此时同样输出电场中的实际功率消失，并且被清除出去。
5风力发电机组安全运行建议
风力发电机组运行中，设备安全质量对发电质量有着决定性地影响，如果其中任何部件或设备出现问题，都会对发电机组正常运行造成困扰。所以风力发电机组运行中，必须定期检修并维护各项设备与部件，保障各零部件与设备质量，同时确保准确设置各部件与设备参数。如果检测发现问题，则要深入分析问题及潜在安全隐患，有效规避机组故障。此外，此类户外风力发电机组，恶劣天气环境下还要做好检测维护，极端天气到来前要全面检查风力发电机组，确保风力发电机组在恶劣天气下保持良好运行状态，实现正常运行。工作人员还要加强自身专业素养并提高技术水平，更好地进行风力发电机组设备检修。
参考文献
[1]康文博.含虚拟惯量的风电并网系统振荡能量特性及抑制措施研究[D].华北电力大学(北京),2019.
[2]张曙云,王重.STATCOM对大型双馈风电并网系统稳定性改善的研究[J].电工技术,2018(10):77-79+82.
[3]李京洋.并网运行风电机组的稳定性分析[J].电子测试,2018(10):97+95.
[4]郑丽平.基于TCSC-STATCOM控制对风电并网系统电压稳定性的改善研究[D].湖南工业大学,2018.
[5]彭亮.影响风力发电机组并网系统稳定性的因素分析[J].电子设计工程,2017,25(15):85-89.