刘雁方
大唐云南发电有限公司新能源分公司，云南 昆明 ，650100
摘要：在国家经济不断发展的背景下，资源及能源的重要性逐渐突出。由于不可再生能源会污染环境，具有绿色环保特点的可再生能源引起了人们的广泛关注，而风力发电这一形式非常常见。风力发电站的保有量以及装机量不断增长，市场前景很广阔。本文对风能发电的并网技术和谐波问题进行了探讨，以供业界参考。
关键词：风能发电；并网技术；谐波问题
引言：因为风能不会对环境造成严重污染而且储备量很大，开发风能与利用风能引起了社会各界的重视。在风力发电逐渐发展的背景下，学者们对风力发电的并网问题进行了不断地研究，风电接入电网的容量越来越大，风机发电的负荷也越来越高，不过风电场的并网运行会影响电力系统的安全性以及稳定性。
一、风力发电的并网技术分析
（一）异步风力发电机组的并网技术分析
异步风力发电机在运行时需要利用转差率来调整负荷，在机组调速的精度方面要求很低，不必进行整步操作和同步设备操作，只需在转速和同步转速相近时进行并网。异步发电机和风力发电机组进行联合应用的优势如下：此技术的控制装置比较简单，在并网之后可以防止出现失步问题和无功震荡问题，运行既稳定又可靠。不过异步风力发电机组的并网技术在具体运行阶段的问题也有许多，举例说明，直接进行并网有一定的几率会导致大冲击电流出现，使电压有所降低，直接影响系统的安全运行。系统不具有无功功率，需要进行无功补偿。如果系统的电压太高，此时会使系统出现磁路饱和问题，从而使无功激磁电流逐渐增加，功率因数不断下降，出现定子电流过载的问题。假如对不稳定系统的频率进行过度提升，就会使异步发电机的发电状态由原本的状态转变为电动状态，从而使不稳定系统的频率不断下降，使异步发电机的电流由于剧烈增加而过载。所以，需要使用有效的措施来保证异步发电机组可以在平稳和安全的状态下持续运行。
（二）同步风力发电机组的并网技术分析
在对同步发电机进行运行的过程中，不但要输出有功功率，而且应该提供无功功率，而且周波较为稳定，电能质量很好，所以在电力系统的应用非常广泛。目前人们研究的重点是让风力发电机的并网技术和同步发电机组进行融合。一般来说，由于风速不够稳定，常会使转子环节转矩丧失稳定性，且在并网时，钻子的调速性能不能符合同步发电机要求的精度，如果并网之后未能对钻子转矩进行很好地控制，特别在重载情况下就会经常发生失步问题与无功震荡问题。所以风力发电机组在同步发电机的应用很少。伴随电力电子技术不断发展，能够使用技术来防止上述问题出现。举例说明，可以在电网与同步发电机组之间使用变频装置。
二、风力发电机的并网试验和运行试验
（一）对软并网功能进行的试验
首先使异步发电机组的主轴的转速得到提升，如果主轴转速超过同步转速92%，在此情况下需要对并网接触器进行启动，发电机会经由双向晶闸管连接电网，控制晶闸管触发单元，使双向晶闸管导通角进行增加，由0°增大至180°，从而对打开速率进行调整，确保异步发电机组在并网过程中出现的冲击电流不会超过规定值。在暂态过程完成之后，将旁路的开关闭合，进行短接晶闸管的操作。
（二）对动态的无功补偿装置的功能特性进行测试
在对发电机组实行并网运行的过程中，调整发电机在输出方面的功率，对各种状况下的电容补偿在投切动作方面的状况进行观察。在测试动态的无功补偿装置功能时应该对工况最恶劣的状况进行选择，比如选择风电小发工况以及风电大发工况。对风电小发的工况来说，风力发电厂在送电线路方面拥有很高的充电功率，进而能够让母线的电压的负荷升高。因此，风电小发的工况应该开展感性的无功补偿试验。对风电大发的工况来说，风力发电厂在送电线路方面的载荷很大，会发生很重的无功损耗，导致母线的电压水准很低。因此，风电大发的工况应该开展容性的无功补偿试验。对上述恶劣工况来说，均应该开展暂态过程装置的响应实验和稳态的无功的综合控制实验，进而对SVG装置在稳定性方面的水平有更多的了解。
（三）对风电场的电能质量进行测试
在风电场的保护阶段，以计量的方式对三相电压以及电流进行屏取，从而检测并网点电压偏差、并网点谐波指标、并网点闪变指标，对电能的质量进行确定。如果风电场终止运行，此时需要检测并网点谐波电压以及总谐波的畸变率，而且需要检测时间闪变指标。如果风电场正处在常规运行的状态，此时除了需要检测各功率区间的并网点谐波电流之外，还需要检测电压和长时间闪变，而且应该测定风电场出现的谐波电流，测定其95%值。
三、谐波问题危害
伴随风电场的风力发电机的装机容量不断加大，对电力系统来说，其产生的谐波电流会逐渐增加，从而会严重影响电网在运行时的安全性以及稳定性。假如未能对谐波问题进行有效抑制，则对电网而言，其谐波电流会影响电力设备的照常运行，会对系统在电力输送方面的效率造成严重影响。一般来说，谐波会对电力系统造成的危害如下文所示：第一，谐波问题会使电网设备的损耗不断增加，使电网设备的可使用时长不断缩减。第二，谐波电流能够加大变压器铜耗，如果变压器连接三角形，则这种影响会更加严重。第三，高次谐波能够加大线路的电阻，使电网的网损加重，使输电线路在传输时的效率不断降低。第四，谐波电压能够加快电容器老化速度，使其附加损耗不断增加，从而不断减少电容器的可使用时长。第五，谐波问题会导致继电保护以及自动装置变得不再可靠。第六，谐波问题会对测量仪器与计量仪器在指示及计量锋芒的准确程度。第七，谐波问题能够危害家用电器的工况[1]。
四、对风电场电网谐波进行分析与计算的方法
出于对风电场所形成的谐波给电网造成的影响进行全方位分析的目的，需要同时估算风电场的公共入网点以及评估与分析风电场的谐波给电网关键节点造成的影响。分析关键节点谐波影响需要分析来自谐波源的谐波电流对关键节点所组成的支路节点形成的谐波电压和谐波电流的分布，能够利用计算谐波潮流的方式来实现。实现谐波分析以及谐波评估目标需要对谐波潮流进行计算，工作人员在计算谐波潮流时经常使用的方法主要有线性法和非线性法。风电并网的问题和接入系统的问题如下文所示：第一，对并网风电场能量以及容量的可信程度进行分析。对能量的可信程度来说，这一指标可以对并网风电场对于发电燃料的节约进行衡量。第二，对于稳态的分析，在对风电场并网方案进行明确的过程中，应该计算其电力系统的潮流，防止发生线路功率越限问题或者发生节点电压的越限问题。第三，在电能质量方面的影响。除了电压偏差和电压波动之外，还有闪变和谐波。第四，对于稳定性的分析，除了静态稳定性之外，还有动态稳定性。第五，发电的计划和发电的调度[2]。
结束语：综上，风力发电的并网技术在具体应用时会存在许多问题，使得风力发电对于发电企业的应用还不够广泛。对此，发电企业应该对风能进行更深层次的研究，逐渐提高风力设备在工作时的效率，避免风力发电并网出现谐波和冲击电流，使风力发电的水准得到提高，进而从技术角度支持我国风力发电事业的发展。
参考文献：
[1]邹璐.风电新能源的发展现状及其并网技术的发展前景研究[J].无线互联科技,2019,16(17):130-131.
[2]熊定银,罗纪平,周猛.针对风能发电并网技术及谐波问题研究[J].科技创新与应用,2018,(08):43-44.