风力发电并网技术及电能质量控制研究 姚文武

发表时间:2021/4/20   来源:《基层建设》2020年第29期   作者:姚文武
[导读] 摘要:风力发电属于一种可再生能源,其具备清洁与环保等特点。
        华能国际电力股份有限公司河南清洁能源分公司  河南郑州  450000
        摘要:风力发电属于一种可再生能源,其具备清洁与环保等特点。随着风力发电厂容量的逐渐增加,对整个电网系统的影响也不断提升。通常情况下风力发电厂都设置在人口稀少的地区,这些地区比较偏远,其并不属于供电网络中心,存在较弱的冲击承受能力。
        关键词:风力发电;并网技术;电能;质量控制
        引言
        风力发电设备占据的面积较大,对于当地居民的正常生活也会造成一定的影响,因此,为了降低风力发电对居民的影响,大多数风力发电厂都是建立在人口分布较为稀少的地区,充分利用风力能源并将其转化为相应的电能,促进我国风力供电网络的完善。但风力发电缺少良好的稳定性,极易受到外界因素的干扰和影响,为了增强风力发电的稳定性和风电能源质量的提升,加强风电并网技术的应用就成为可再生能源体系建设中的重要一环,进一步推动我国能源结构的优化和完善。
        1风力发电并网技术
        1.1同步风力发电机组并网技术
        风力发电并网可以为风力发电并网实施后的电能稳定供应提供有效保证。同步风力发电机组主要是结合风力发电机与同步发电机,在同步发电机的实际运行过程中,可以为输出功率的有效性提供良好保障,在发电机组的正常运行过程中,还可以为其提供必要的无功功率,同时显著提升周波的稳定性,促进电能的稳定传输。当前发电机组并网技术在电力发电中得到了有效应用,通常情况下该技术存在比较明显的风速波动,容易导致转子存在较大的转矩波动,从而使发电机组并网调速受到一定影响,其调速准确性很难得到有效保证。因此就需要深入分析两种发电机结合后的相关隐患,将变频器合理安装在电网和发电机组之间,进而使电力系统的振荡得到有效避免,进一步增强并网的整体质量。
        1.2异步风力发电机组并网技术
        异步风力发电机组与同步风力发电机组相比,其主要是对转差率进行合理运用,从而使发电机运行负荷的相应调整目标得到充分实现,这一并网技术存在相对较低的调速精度要求,可以使其设备安装过程中的烦琐步骤得以减少,还可以使一些整步的操作环节得以节省,适当调整相应设备的转速,使发电机接近同步转速得到有效保障。但是其技术在实际的并网操作过程中,可能会出现相应的冲击电流,一旦其电流过大,就会降低电网的实际电压水平,还会严重影响到电网的整体运行情况,导致电网运行存在一定的安全问题。
        1.3风电功率预测技术
        在风电并网中,往往还需要对某段时期的风电功率进行预测,而功率预测则需建立相应的数学模型,通过功率预测能够掌握风电的波动规律,进而避免风电不确定性给发电造成的不利影响,可以说,风电功率预测是确保风电消纳的前提。按照功率预测时间的长短,可将其划分成超短期功率预测、短期功率预测以及中长期功率预测。其中,对于超短期的功率预测,其预测尺度往往在4h以内,而短期的功率预测则是未来三天内。功率预测能够保证功率平衡,实现合理的经济调度。现阶段,我国已广泛采用短期功率预测技术,该技术涉及到统计方法、物理统计方法以及物理方法。通过多年的实践,我国已开发出风电功率预测算法,并针对算法制定出了一系列的调试、系统开发以及现场安装等方法,此外,我国还应用支持向量机、人工神经网络等技术来对风电功率预测模型进行了构建,同时建立了流体力学计算模型、线性化物理模型等,此外还联合采用了多种预测方法来对混合式的风电功率预测模型进行了建立,进而使功率预测过程中存在的历史数据缺失、风电场复杂等技术难题得到了有效解决,使功率预测具备了更强普适性的同时,进一步提高了功率预测结果的准确性。
        1.4电力调度技术
        在电力系统运行过程中,要想确保其能够得以稳定运行,就必须要进行科学的电力优化调度,在此过程中,需要结合风电的功率预测结果,为风电系统的运行预留足够空间,以确保实现有效的风电并网消纳。

历经多年研究,我国学者开发出了一种基于时序递进的风电调度方法,其针对风电系统在运行过程中的不确定性区间来实现合理的风电调度。并且,我国还对风电优化调度计划系统进行了研究,并以周、日内、日前这三大时间尺度来对不确定性给风电系统造成的不确定性影响进行逐级降低预测,从而有效保障了系统的安全、稳定运行,使不确定性风电所存在的安全消纳问题得到了有效解决。为了确保风电的有序利用,还离不开风电发电计划模块,该模块功能作为一大核心功能,需要预先优化和评估风电的最大接纳能力,以确保对风电进行优先调度,在对电网基本运行方式进行确定以后,结合其全网中所有节点的功率负荷预测结果,以此实现对全网及各个节点的风电最大接纳能力的准确计算,从而确保风电的最大化消纳。
        2促进风力发电并网技术应用和电能质量控制的对策
        2.1加强风力发电机组设备的更新和管理,优化机组的设计
        对于风力发电而言,发电机组设备的管理以及机组的优化设计是影响到风力发电质量的直接因素,为了解决风力发电并网技术中的问题并加强对电能质量的控制,就需要注重对风力发电机组设备的更新管理以及优化设计。实现发电厂中的风力发电机组、输电线路以及SVG和变电设备等各个环节之间的协调统一,保证设备运行的平稳和高效性,加强对设备和技术的结合,进而做好电能质量的控制工作。
        2.2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。
        2.3注重技术人员专业素质的培养,提升技术人员的专业水平
        电网技术人员的专业素养和实践操作能力也是影响电能质量控制效果的重要因素,为了加强电力企业对电能质量的控制,需要对风力发电并网技术相关工作人员进行技术培训,定期组织开展各种专业理论知识培训活动,进而提高技术人员的专业水平。同时还需要强化工作人员的实践应用能力,就各种发电设备的障碍以及缺陷进行识别和修复学习,增强工作人员的技术业务能力,加强对风力发电并网技术的开发和应用,为我国清洁能源生产做出相应的贡献。
        2.4强化电网故障诊断工作,保证风力发电能源的质量提升
        风力发电系统较为脆弱,对于外界环境因素的影响缺少一定的抵抗性,极易发生各种损坏和故障,尤其是风机叶片经常发生各种故障。为此,需要强化电网的故障诊断工作,做好相应的监管和维护工作,安排充足的巡检工作人员对电网运行状况进行监督,对风机叶片的故障进行及时地分类、判断和处理记录等,为风力发电系统的运行提供充足的技术支持。
        3结束语
        在未来的电力生产中,风力发电并网技术会成为一种主要技术模式,同时我国具备非常丰富的风力资源,因此就需要我国对风机发电并网技术进行全面的分析与研究,逐渐提升并网技术水平,对发电机组进行合理优化,使现有的风力发电并网技术问题得到充分解决,对风力发电过程进行严格管理,从而为风力发电的电能整体质量提供保障。
        参考文献
        [1]迟永宁,张占奎,李琰,魏林君.大规模风电并网技术问题及标准发展[J].华北电力技术,2017(03):1-7.
        [2]刘卫阳.风力发电并网技术及电能控制分析[J].南方农机,2019,50(06): 139+168.
        [3]周利鹏.风力发电并网技术及电能质量控制措施探讨[J].科技创新导报同,2018,15(36):70-71.
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