【摘 要】越来越多的风电场并入电网，将会导致多种问题，本文针对可能导致的闪变与谐波问题进行研究。分析了风电场并网会导致善变和谐波问题的原因，指出了闪变计算的依据和产生的影响。
　　【关键词】风电场；闪变；谐波
　　引言
　　风速变化使得风电场输出功率波动发生，导致电网电压波动。风力发电机的固有特征也可能导致电网电压波动，使得电网发生可察觉的闪变现象。风力发电机的电力电子装置是主要的风力发电系统谐波源。变速风力发电机逆变器的风力涡轮机的操作过程一直处于工作状态，因此，逆变器谐波产生会影响电网的电能质量。
　　一、风电场并网运行引起的闪变问题
　　（一）引起闪变的原因
　　输出功率波动是造成风力发电电压波动和闪变的根源。假设电网有无限大的电源，则电网电压应是恒定值。如果风力发电机的有功功率和无功功率输出功率P和Q，则对应一定的电网电压。当风力发电机输出功率波动时，会引起风力发电机的电压机和风电场和节点电压波动发生，引起电网电压波动发生，当风力发电机输出功率波动态范围较大，甚至造成明显的闪变现象。风力发电机风能转换过来的风力发电机输出功率的风力涡轮机机械功率与风速有关，空气密度的变化，风力发电机输出功率的风力条件波动零功率和额定功率之间的关系。恒速风力涡轮机吸收无功功率变化对有功功率的输出，导致电网电压的变化；双馈变速风力涡轮机通常采用恒功率因数控制方法，因此无功功率波动相对较小。阴影效应，偏航误差及风切变的影响这些因素的过程中旋转的叶轮转矩不稳定，使风力发电机的输出功率波动，和波扰动强度的增加而增加。典型的切换操作包括风力发电机启动、停止和发电机组开关，开关单元操作过程中，切换操作将导致功率波动，导致风力涡轮机机侧和其他节点电压波动和闪变。
　　電压波动和闪变的影响因素：（1）出口短路容量。短路容量较大，闪变值越小。（2）网络复杂的阻抗角，闪烁值随着阻抗角的变化曲线。
　　（二）闪变的计算基础
　　根据IEC61400-21标准《并网风力发电机组电能质量测试和评估 》，可以计算出风力涡轮机和风力发电场在持续运行和切换操作的闪变值情况。运行在风电场运行更多的单位连续运行时的输出的一般计算公式根据GB12326 -2000 《电能质量电压波动和闪变 》，不同的电力系统节点闪变计算公式。这两个标准，是计算风电场导致闪变问题的重要依据和计算基础。
　　二、风电场并网运行引起的谐波问题
　　谐波产生往往是由电力系统中的铁磁饱和，以及电气开关设备、电气设备等引起的非线性设备的存在。风力发电机本身产生的谐波可以忽略，谐波电流的真正来源是用于电能转换的电力电子元件。恒速风力发电机，没有参与的电力电子设备，装置连续操作的过程中产生谐波。机组投产时，并网装置处于工作状态，会产生谐波电流，但是投入的过程较短，然后谐波注入可以忽略。
　　变速风力发电机采用电力电子设备：双馈异步风力涡轮发电机定子直接注入电网，而发电机转子通过直流环节两个转换器注入电网的连接。永磁直接驱动同步风力发电机电力是通过全功率变频器背靠背直接注入电网，发电机的连续满功率变换器侧变换器、直流环节和电网侧变换器。无论什么类型的变速风力涡轮机、单位投入运营后，逆变器将保持工作的状态。正因为如此，变速风力涡轮机的并行操作可能会导致谐波注入问题。
　　三、闪变与谐波问题产生的影响
　　风力发电机在运行过程中会产生周期性的波动，它是由风力发电机的内在特性决定。定期功率波动会引起闪变问题，风电场的规模和特点影响着短路容量、电网结构、接入点。在实际的项目中要考虑传输和闪变的叠加。风力发电机和电力电子装置产生谐波注入，在实际运行过程中风电场规划设计和施工过程中应给予足够的重视，并需要建立一个详细的模型来计算评估。如果风力发电场产生谐波水平，应当考虑风电场安装必要的滤波设备。
　　在配电网中，典型的敏感负荷有：接触器控制的负荷、感应电动机、变频调速驱动的负荷、可编程控制器（PLC）控制的负荷、计算机控制的负荷等。这几种负荷，对于不同的电能质量问题表现出的敏感性也不尽相同，对他们产生影响的主要电能质量问题表现在电压偏差，主要是暂升和暂降。风电场导致的谐波问题与闪变问题，将对这些负荷产生较为严重的影响。
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　　作者简介：刘军舵，男，河南平顶山人，助理工程师，从事风电工作。