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[摘 要]风能是洁净、可再生的绿色能源，在发电行业具有重要的应用价值。风力发电并网技术就是将风力发电系统并入到国家电网中，进而推动分布式能源产业的发展。在风力发电并网系统中，需要积极采取措施，做好电能质量控制。本文简单分析了风力发电并网技术，并探讨了相关的电能质量控制措施。
[关键词]风电；并网；电能质量；控制措施
中图分类号：S405 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）18-0200-01
随着经济的快速发展，我国的资源和能源危机也在加剧，基于可再生能源的发电系统得到电力行业的开发和应用，大量的新能源发电系统接入到电力网络中，其中风力发电和光伏发电产业发展十分迅速。近年来，我国风力发电厂的建设数量不断增加，对我国原有的电力网络发挥了良好的辅助作用，在一定程度上提高了电力系统的供电效率和质量。但是，风力发电容易受到自然因素的影响，具有一定的随机性和波动性，并入电力网络后，容易产生风电穿透功率，增加风电网络的运行管理难度，进而影响整个电力系统的电能质量，例如电网运行中产生谐波污染、电压波动等，因此，相关电力企业在加强风力发电并网技术研究与应用的同时，要做好电能质量控制。
1 风力发电并网技术
1.1 风力发电原理
一般来说，风力发电机组主要包括风力机、永磁同步发电机、功率变换器、测量与控制系统等几大部分，如图1所示。风力发电的基本原理是：风力机中的风轮能够采集和吸收风力能源，在这个过程中外界风力作用在桨叶上具有一定的功角和速度，从而使得桨叶产生旋转力矩发生转动，实现风能和机械能之间的转换，之后，通过永磁同步发电机将这部分机械能转化为电能，发电机输出的电能还需要经过电力电子变化器才能够输入到电力网络中，从而为电力网络提供辅助电能。
1.2 风力发电并网技术
1.2.1 同步风力发电并网技术
同步风力发电并网技术就是风力发电机与同步发电机的结合技术。在同步发电机运行的同时，该并网技术不仅能够有效地输出有功功率，而且可以给发电机组提供无功功率，确保风电发电的稳定性，极大程度上提升电能质量。通常情况下，风速的波动较为明显，会导致转子转矩表现出较大幅度的波动，无法达到发电机组并网调速的精度。如果将风力发电机与同步发电机融合之后未充分考虑这些隐患，特别是载荷较大的情况下，很可能使整个电力系统出现失步现象或无功振荡。因此，在同步风力发电并网技术中必须要综合考虑这些问题，可以采取在同步发电机和电网之间安装变频器等措施，避免电力系统无功振荡或失步问题，进而提升同步风力发电并网水平。
1.2.2 异步风力发电机并网技术
异步风力发电并网技术就是异步发电机组与风力发电机组两者结合，再一同运转。异步风力发电并网技术在运用方面优于同步风力发电并网技术的是没有那么多的限制条件，并且不需要风力发电并网调速准确达到同步发电机的精度，只要在发电转子运转时，风力发电并网调速与异步发电机的转速保持一定程度上的协调即可。但是，异步风力发电机组并网具有一定的缺陷，因为异步发电机在并网操作中会产生冲击电流，如果冲击电流过大，将会降低电网的电压水平，不利于电网的安全运行。想要解决异步发电机组不易并网的问题，相关专业人员还需要进一步加强技术研究，目前能做到的就是加强对异步风力发电机组并网的运转监管，同时还应积极寻求技术创新和突破，以求从根源上杜绝安全隐患。
2 风力发电并网电能质量控制措施
2.1 谐波的治理
风力发电并网往往会引入一系列的谐波，一般包括以下几种可能：第一，风力电源本身形成谐波源；第二，风力发电并网中应用到的逆变器产生谐波，这些原因都可能造成较多的谐波引入，从而影响整个电网的电能质量。对电能质量进行控制，首先可通过抑制谐波来实现，在系统中添加静止无功补偿器、电抗器、可投切电容器等装置。静止无功补偿器的应用优势在于响应速度较快，能够实时跟踪并网后的无功功率变化情况，对风速不稳定所导致的电压起伏现象进行大幅度调节，从而有效消除谐波，使风力发电机组运行状况不影响电网电能质量，保障电网的稳定运行。
2.2 电压闪变和波动的抑制
除了諧波能影响风力发电电能质量之外，电压闪变和波动也是影响电能质量的一种重要问题。风力发电并网连接过程中，当配电变压器远离连接位置时，馈线周围的电压将会产生较大幅度的波动，导致电力设备的损害，影响其正常工作状态。此外，风力发电的接入，引起电网电压的提升，尤其是目前风力发电应用较多的是异步电机，这种发电机在构建旋转磁场的时候无功功率会有所消耗，这些功率分布对整个电压有巨大的影响。针对电压闪边和波动问题，可以从以下方面采取抑制措施：
2.2.1 应用有源电力滤波器
在风力发电并网中，采用有源电力滤波器是抑制电压闪络和波动的有效手段，可以在剧烈波动负荷电流出现的时候，对因为负荷变化导致的无功电流加以补偿，使负荷电流得到及时补偿。而且，有源电力滤波器中的电子器件是可以关断的，这样就可以通过电子控制器来实时替换系统电源，向负荷电压输出畸变电流，确保电力系统向负荷提供的电流为正弦基波电流。此外，该设备具有电压波动大、响应速度快、闪变补偿率高及容量小等特点，其控制能力较强，运行过程安全可靠，能够有效控制电压波动。
2.2.2 应用动态电压恢复器
将风力发电系统并入到中低压配电网中，由于有功功率变化造成的电压闪变十分明显，因此，在加强无功补偿的同时还需要进行瞬时有功功率的补偿操作，这就需要对传统的无功补偿装置进行更新，利用具有储能单元的补偿装置，进而实现电能质量的有效改善。动态电压恢复器正是满足以上要求的重要装置，可以在非常精确的时间内完成系统电压的传输，从而有效解决电压波动的问题，为用户提供更加高质量的电能。
结束语
总而言之，风力发电具有随机性，会影响到发电质量，所以风力发电并网技术变得越来越重要，为提高风力发电并网的安全性、稳定性，相关电力企业要进一步加强对风力发电技术的研究，有效处理谐波、电压闪变以及波动等问题，进而确保电网电能质量，从而使得风力发电并网后，整个电力网络能够处于安全、稳定的运行状态。
参考文献
[1] 李昆.浅析风力发电并网技术及电能质量控制[J].应用能源技术，2016（11）：49-51.
[2] 路立仁.浅析风力发电并网技术及电能控制策略[J].科技与创新，2016（17）：134.
[3] 郭子龙，李伟.风力发电并网技术及电能质量的提升[J].时代农机，2016，43（04）：22-23.
[关键词]风电；并网；电能质量；控制措施
中图分类号：S405 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）18-0200-01
随着经济的快速发展，我国的资源和能源危机也在加剧，基于可再生能源的发电系统得到电力行业的开发和应用，大量的新能源发电系统接入到电力网络中，其中风力发电和光伏发电产业发展十分迅速。近年来，我国风力发电厂的建设数量不断增加，对我国原有的电力网络发挥了良好的辅助作用，在一定程度上提高了电力系统的供电效率和质量。但是，风力发电容易受到自然因素的影响，具有一定的随机性和波动性，并入电力网络后，容易产生风电穿透功率，增加风电网络的运行管理难度，进而影响整个电力系统的电能质量，例如电网运行中产生谐波污染、电压波动等，因此，相关电力企业在加强风力发电并网技术研究与应用的同时，要做好电能质量控制。
1 风力发电并网技术
1.1 风力发电原理
一般来说，风力发电机组主要包括风力机、永磁同步发电机、功率变换器、测量与控制系统等几大部分，如图1所示。风力发电的基本原理是：风力机中的风轮能够采集和吸收风力能源，在这个过程中外界风力作用在桨叶上具有一定的功角和速度，从而使得桨叶产生旋转力矩发生转动，实现风能和机械能之间的转换，之后，通过永磁同步发电机将这部分机械能转化为电能，发电机输出的电能还需要经过电力电子变化器才能够输入到电力网络中，从而为电力网络提供辅助电能。
1.2 风力发电并网技术
1.2.1 同步风力发电并网技术
同步风力发电并网技术就是风力发电机与同步发电机的结合技术。在同步发电机运行的同时，该并网技术不仅能够有效地输出有功功率，而且可以给发电机组提供无功功率，确保风电发电的稳定性，极大程度上提升电能质量。通常情况下，风速的波动较为明显，会导致转子转矩表现出较大幅度的波动，无法达到发电机组并网调速的精度。如果将风力发电机与同步发电机融合之后未充分考虑这些隐患，特别是载荷较大的情况下，很可能使整个电力系统出现失步现象或无功振荡。因此，在同步风力发电并网技术中必须要综合考虑这些问题，可以采取在同步发电机和电网之间安装变频器等措施，避免电力系统无功振荡或失步问题，进而提升同步风力发电并网水平。
1.2.2 异步风力发电机并网技术
异步风力发电并网技术就是异步发电机组与风力发电机组两者结合，再一同运转。异步风力发电并网技术在运用方面优于同步风力发电并网技术的是没有那么多的限制条件，并且不需要风力发电并网调速准确达到同步发电机的精度，只要在发电转子运转时，风力发电并网调速与异步发电机的转速保持一定程度上的协调即可。但是，异步风力发电机组并网具有一定的缺陷，因为异步发电机在并网操作中会产生冲击电流，如果冲击电流过大，将会降低电网的电压水平，不利于电网的安全运行。想要解决异步发电机组不易并网的问题，相关专业人员还需要进一步加强技术研究，目前能做到的就是加强对异步风力发电机组并网的运转监管，同时还应积极寻求技术创新和突破，以求从根源上杜绝安全隐患。
2 风力发电并网电能质量控制措施
2.1 谐波的治理
风力发电并网往往会引入一系列的谐波，一般包括以下几种可能：第一，风力电源本身形成谐波源；第二，风力发电并网中应用到的逆变器产生谐波，这些原因都可能造成较多的谐波引入，从而影响整个电网的电能质量。对电能质量进行控制，首先可通过抑制谐波来实现，在系统中添加静止无功补偿器、电抗器、可投切电容器等装置。静止无功补偿器的应用优势在于响应速度较快，能够实时跟踪并网后的无功功率变化情况，对风速不稳定所导致的电压起伏现象进行大幅度调节，从而有效消除谐波，使风力发电机组运行状况不影响电网电能质量，保障电网的稳定运行。
2.2 电压闪变和波动的抑制
除了諧波能影响风力发电电能质量之外，电压闪变和波动也是影响电能质量的一种重要问题。风力发电并网连接过程中，当配电变压器远离连接位置时，馈线周围的电压将会产生较大幅度的波动，导致电力设备的损害，影响其正常工作状态。此外，风力发电的接入，引起电网电压的提升，尤其是目前风力发电应用较多的是异步电机，这种发电机在构建旋转磁场的时候无功功率会有所消耗，这些功率分布对整个电压有巨大的影响。针对电压闪边和波动问题，可以从以下方面采取抑制措施：
2.2.1 应用有源电力滤波器
在风力发电并网中，采用有源电力滤波器是抑制电压闪络和波动的有效手段，可以在剧烈波动负荷电流出现的时候，对因为负荷变化导致的无功电流加以补偿，使负荷电流得到及时补偿。而且，有源电力滤波器中的电子器件是可以关断的，这样就可以通过电子控制器来实时替换系统电源，向负荷电压输出畸变电流，确保电力系统向负荷提供的电流为正弦基波电流。此外，该设备具有电压波动大、响应速度快、闪变补偿率高及容量小等特点，其控制能力较强，运行过程安全可靠，能够有效控制电压波动。
2.2.2 应用动态电压恢复器
将风力发电系统并入到中低压配电网中，由于有功功率变化造成的电压闪变十分明显，因此，在加强无功补偿的同时还需要进行瞬时有功功率的补偿操作，这就需要对传统的无功补偿装置进行更新，利用具有储能单元的补偿装置，进而实现电能质量的有效改善。动态电压恢复器正是满足以上要求的重要装置，可以在非常精确的时间内完成系统电压的传输，从而有效解决电压波动的问题，为用户提供更加高质量的电能。
结束语
总而言之，风力发电具有随机性，会影响到发电质量，所以风力发电并网技术变得越来越重要，为提高风力发电并网的安全性、稳定性，相关电力企业要进一步加强对风力发电技术的研究，有效处理谐波、电压闪变以及波动等问题，进而确保电网电能质量，从而使得风力发电并网后，整个电力网络能够处于安全、稳定的运行状态。
参考文献
[1] 李昆.浅析风力发电并网技术及电能质量控制[J].应用能源技术，2016（11）：49-51.
[2] 路立仁.浅析风力发电并网技术及电能控制策略[J].科技与创新，2016（17）：134.
[3] 郭子龙，李伟.风力发电并网技术及电能质量的提升[J].时代农机，2016，43（04）：22-23.