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摘要：作为世界能源大国，我国拥有着丰富的风能、水能、潮汐能和太阳能等绿色可再生能源，为我国经济的发展提供充足的能源支持。随着电子科学技术的发展，其在控制方面和风能获取方面取得了十足的进步，更为重要的是，电子信息技术为风电并网系统出现的无功、谐波等电能质量问题提供了解决方案。基于此，本文主要对风力发电并网技术及电能质量控制进行研究，以供参考。
关键词：风力发电；并网技术；电能质量；控制措施
风力发电是将风的势能转化为电能的发电形式，较燃煤发电更为绿色环保，应得到大力推广。但是，我国目前风力发电技术相较于德国等风力发电强国还有很大的差距，在风电并网方面会因为谐波而降低系统容量，并使设备加速老化，甚至影响发电安全。另外，还会产生并网闪变问题，导致终端用电设备发生异常甚至损坏电器。目前，只有解决谐波和闪变并网问题，同时，加强电网调峰能力、和智能电网建设并提高电能消纳水平，才能确保风力发电得到充分利用，发挥绿色能源的作用。
一、风力发电并网技术的基本概述
1.同步风力发电机组并网技术的概述
同步风力发电机组并网技术是为了保证发电机组运行的输出功率稳定性而将风力发电机和同步发电机相结合，并为风力发电功能提供相应的无功功率和周波稳定支持。由于同步风力发电机组有着体积小、结构紧凑、工作效率高和成本稳定等特点，有着广阔的应用范围。加之其维护成本较低，可以负载的转速较高，保持周波的稳定，有效的提升风力发电能源的质量，对于促进我国可持续能源的应用和风能建设的发展有着积极的促进作用。可以说，同步风力发电机组并网技术在风力发电行业中占据着相当大的比重，在其实践应用中也存在着转子转矩出现波动进而影响发电机组并网调素准确性的问题，将变频器安装至电网和发电机组之间，就成为提升并网质量和减少电力系统震荡的主要途径。
2.异步风力发电机组并网技术的概述
相对于同步电力发电机组并网技术，异步风力发电机组并网技术是利用转差率和电力运行的复合进行目标的调整，相对粗狂的运转模式对于调速精度方面的要求较低。因此这种并网技术可以实现设备结构和体系的简化，尽可能的降低设备安装的繁琐度和整体发电成本。同时，该并网技术也会导致从极电流过大，降低整体电网的电压水平，威胁到电网运行的安全。故此，异步风力发电机组并网技术应用时需要进行无功补偿，尽可能的降低抽选磁路饱和以及电流增大等问题的发生概率。只要注重对异步风力发电机组并网的控制以及各单一参数的控制，就可以避免重大失误的发生。
二、风电并网的必要性
传统的发电是利用燃煤或燃气燃烧使热能转化为动能，然后转化为电能，会形成大量的氮氧化合物和碳氧化合物，对环境造成不利影响，而且处理发电带来的二次污染费用十分高昂。而风力发电和太阳能、水能发电一样，都属于绿色自然能发电范畴，清洁无污染，对我国的绿色可持续发展具有促进作用。另外，我国风能资源丰富，具有风能发电的基础优势，而且近些年来风能发电量迅猛增加，为我国工业发展做出了积极贡献。
三、促进风力发电并网技术应用和电能质量控制的对策
随着我国能源结构的优化调整以及各行业对于电力能源需求的增大，深入推广和应用绿色能源就成为我国可持续发展的重要内容之一，积极开发利用风力能源，实现风力发电能源的高质量和高效性，鉴于风力发电功能的不稳定性以及电能质量的差异性，就需要做好相应的机组优化设计工作，强化谐波抑制的作用并提升技术人员的专业水平，全面推动我国风力发电事业的进步，保证能源的高质量和充足。
1.改善电能质量
正弦波是一种理想的电能状态，而在实际工作过程中，由于受到多方面因素的影响，使得波形或多或少会发生改变，产生影响电能质量的波形。
目前，我国许多城市的电能质量普遍不高，影响人们正常的生活质量，为改善城市居民的电能质量，首先需针对影响电功率的因素进行概述，确保无功平衡，尽可能保证供电半径的合理有效 ；其次，在供电导线截面的选择方面，要选择与配电设备相一致的导线，防止超载、超负荷的发生 ；最后，当遇到有载调压装置、串联不畅等情况时，可适时地选择相应的调压措施。以上方法，对电能质量的控制都有很好的作用，与此同时，还需针对用户用电情况进行调查，积极选择可能影响电能质量的相应因素，采取合理有效的、有针对性的措施来改善电能质量。
2.推进电网智能化进程
风电并网后，会对电力系统形成冲击，或者说电网发生故障后，风力发电机组会向系统故障点提供短路电流。若在电网设计中不考虑风力发电机组影响，容易导致其作用于系统继电保护装置使其发生误动，从而影响电网稳定运行。另外，风力发电机组融入电网后，产生的谐波和闪变带来的负面影响也很显著。因此，在电网中融入智能化设备，可以使风电系统更稳健，是确保风电并网更加顺畅的关键。智能化电网建设已成为我国电力发展的必然之路，而且智能化电网建设对“窝电”具有很好的转移作用，从而可以使新疆和内蒙古等地区的风能电力转移到湖南等电力需求较大地区，如此间接促进不同地区经济的协同发展。
3.做好相应的电网信息分析工作，注重谐波抑制措施落实
为加强风力发电并网技术的应用以及电能质量的控制，就需要提升电力系统的信息化程度，建立起完善的风力发电信息系统计平台，对风力发电的前期规划设计、建设并网运行以及后期的维护和升级等信息数据进行整理归纳，为电力企业以及相关的部门提供准确的信息数据服务。同时保证风电接入工程的效率和安全，对于风力发电并网技术的应用，则使用静止无功补偿器抑制谐波对风力发电的稳定状况进行监测，完全滤除谐波，保证风力发电的供电稳定。
4.使用动态电压恢复器
对于电压比较低的电网来说，如果其有功功率波动的速度比较快，就会导致电压出现闪边的情况。针对这种情况，不仅要对补偿装置实施正常的无功补偿，还需要对其进行瞬时有功功率的补偿。因为一旦补偿装置带有一定的储能单元，就可以对电能的质量做出确切的保证，但是传统的补偿装置却不具备这一要求，因此，应采用新型的补偿装置，也就是动态电压恢复器，从而有效解决电压波动的问题，提高电能质量。
5.永磁多极同步发电机风电系统的应用
有研究提出，在发电机和电网之间安装电力电子变流器，能够有效实现无功和无功的解耦控制。更为重要的是，当风速不稳定时，可以确保电能质量。采用永磁多极同步发电风电系统，发出相应的交流电之后，通过整流，可以将其调整为直流电，最后再将其逆变为工频的交流电输入到电网，避免并网过程中出现的电流冲击，有效的调节发电机的无功功率。这种情况下，需将所有的电能都输入到电流，需要确保变流器容量和风力发电系统的容量一致，为此，对设备质量要求高，但可捕获更多的风能，确保了电能质量，为风电系统的稳定运行提供了保障。利用永磁多极同步发电机，实现了风力机和发电机的耦合，省去了直接驱动式结构，可大大降低系统运行过程中因为驱动结构异常而引发的事故，有效地提升整个风力发电系统的安全性、可靠性和稳定性。
结语
风电并网是必然趋势，是我国绿色可持续发展的根本保证。为了保证风力发电能源的质量以及电力运输的稳定性，就需要做好相应的发电机组和设备的优化管理，使得风力发电并网技术将成为电能控制方面的主要技术。
参考文献
[1]周利鹏.风力发电并网技术及电能质量控制措施探讨[J].科技创新导报，2015（36）：76-77.
[2]魏巍，关乃夫，徐冰.风力发电并网技术及电能质量控制[J].吉林电力，2014，42（5）：24-26.
[3]吕昶.风力发电并网技术及电能质量控制措施探讨[J].科技视界,2017(28):135-136.