赵杉
大唐云南发电有限公司新能源分公司
主要从事风力发电机组运行与检修维护管理工作
摘要：风力发电的稳定性受到风力、风速的影响较大，由于风资源的不可控性，使得风电波动性较大。而在将风电接入电网后，由于风电本身的不稳定性，会牵连到整个风电并网运行的质量，对电力系统的安全运行有着极大的影响。因此，需要在风电并网系统中运用储能技术，对电压不稳、过电流、频率不稳、谐波污染以及闪变等问题进行有效的控制，以稳定风电系统，提高LVRT功能性与电能质量，以达到优化改进风电系统的目的。
关键词：储能技术；风电并网；电能质量
储能技术在风电并网中的运用，可依据风电运行的需求，进行电能的吸收和释放，以弥补风力发电不稳定的问题，形成对风电输出功率的平稳控制，以为电网提供稳定的电力输出。储能技术在风电系统中的运用，需要注重LVRT功能的提升，稳定电压、电流，以形成对风电机组的保护作用，从而全面提高风电并网运行的稳定水平。
1.储能技术分析
储能技术根据能量转换原理进行分类，常见的有三种类型，一是机械储能，也就是将电能转换为机械能，比如说常见的抽水蓄能；二是电磁储能，也是对电能的转换，像超导储能；三是电化学储能，电池就属于电化学储能。这三种储能类型在电力系统中的具体应用如表1所示。
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2.风电并网中出现的问题
2.1稳定性
风力发电的稳定性与风资源有着直接的关系，风资源的风力与风速大小随机波动，导致输出功率跟着变化，当将风电接入电网后，直接引起了风电并网稳定性不够的问题，如果电网有功备用较少，风电输出功率波动过大，增加了系统调频的压力，难以保证电网电压与频率的稳定性。电网在接入风电后，风电场功率输出不稳，则会导致电网静态电压不稳问题；动态电压不稳，则是整个风电并网系统出现故障，导致系统动态电压不稳，而风电场接入的容量增加，导致风电并网系统的稳定性越差，引起动态电压变化幅度过大。
2.2低压穿越
在PCC电压下降过程中，需使用LVRT维持风电并网的正常运行，支持着整个电网的电压，形成了穿越电压现象。PCC电压下降幅度过大，会引起过电流现象，对整个风电机组正常运行造成不良影响。而为了保护风电机组的安全性，运用了自动解列措施，当电网出现故障后，风电机组会自动脱离电网，不去考虑故障带来的损失，而整个电网将失去风电供应，引起电网供电事故。
2.3电能质量
风速变化不可预测，而风电机组本身运行状况，也会引起PCC电压波动产生闪变问题，谐波污染也是导致电压波动过大的原因，进而使电网发生了电能质量问题。比如说电网接入了400MW风电机组后，经检测闪变与谐波污染都在相关标准的范围内，风电并网对整个电网的稳定运行影响不大，但是通过精确的计算，电网在接入风电后，谐波污染一直存在，只是污染程度较小，如果该地区对电能质量要求较高，那么风电引起的谐波污染需要及时有效的进行解决。
3.储能技术在风电并网中的应用分析
3.1稳定风电系统
第一，使用储能技术增加风电机组的接入容量，可提高风电的稳定性，其中超导储能表现良好；第二，基于风电输出功率对频率稳定性的影响，可使用超导储能进行调节，有效改善了最大与最小频率之间的偏差。或者对风电机组进行改造，使用频率控制风轮机，可提高风电机组运行的效率。以及使用飞轮储能进行改造，由其进行充放电管理，以达到调节输出功率的目标，改善频率的稳定性。所以稳定风电系统的关键点，是需要使用快速响应的储能技术，像电磁储能、化学储能等，储能技术可对风电机组的电压和频率进行调整，快速补偿功率，平衡电压，以提高风电系统运行的稳定性。
3.2提高LVRT功能性
LVRT是稳定风电并网的关键，尤其是在电力系统中风电占比较大的情况下，LVRT功能性的发挥，可极大改善风电并网运行的质量，目前可使用的措施如下，一是改造控制措施，比较适用于PCC电压跌落不明显的电网，无法从根本上解决电压不稳问题；二是设置硬件电路，当风电机组出现运行问题后，将会引起过电压与过电流问题，需要提高LVRT的功能性，以保证控制的效果，可在其中运用储能技术，进一步的提升LVRT功能，储能技术的运用主要有两种对策，第一种，是在电机转子处增设Crowbar电路，以及在变流器处并联一个储能系统，具体如图1所示；第二种，控制好转子电流以提高LVRT的功能性，使用的措施是改造电机磁通的控制方案。使用以上两种改进措施，在实践应用中储能系统表现良好，当电网发生故障后，储能系统吸收电网中剩余电力，使风电机组不会产生过电流与过电压问题，避免风电机组遭受损害，并保证了电网运行的稳定性。
图1 运用储能系统提高LVRT功能性的电路图
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3.3改善电能质量
储能系统可吸收电网中的过剩电力，以形成对电压波动的控制，使用储能系统可稳定风电系统的电压，加快电力系统的反应速度，并避免了闪变问题的发生。目前在风电机组中采用了串联超级电容储能方案，对风电系统进行混合补偿，促使电容平衡风电系统的功率交换，保证功率输出的稳定性，可有效控制电压跌落问题的发生。
结语：本文主要针对风电并网后的电压稳定性、低压穿越、电能质量等问题进行了分析，在解决以上问题时需使用储能技术。其在稳定电压中运用了响应时间快的储能技术，在较短的时间内完成了功率调节，而在低压穿越中的运用，提高了LVRT的功能性，当电网发生故障后，可吸收剩余电能，以防止风电机组遭到损坏，而在改善电能质量中的运用，使用了超级电容储能方案，实现了动态补偿，以保证风电系统的供电质量。
[1]陈红.风电并网中的储能技术探讨[J].电工技术,2019,504(18):138-139.
[2]余远建.储能方案在风力发电系统中的应用[J].区域治理,2019,(3):188.
赵杉(1986)，男，助理工程师，工学学士学位，大唐云南发电有限公司新能源分公司，