（国家能源投资集团（济南）新能源有限责任公司河口分公司山东东营257200）
摘要：风力发电技术在当今的社会发展中占据了尤为重要的位置，其在电力市场中所占的份额也明显增加，对能源结构的调整有着十分积极的作用，但是在电力生产中，采取何种措施不断的提高风能的利用效率，提高风力发电系统的运行质量和运行效率，减少谐波的不利影响也成为人们更加关注的问题，这对电力系统的性能有了更加严格的要求，风力发电并网技术就是尤为重要的一个发展趋势。
关键词：风力发电；并网技术；电能质量
一、关于风力发电并网技术概述
选择好合适的风力发电并网技术对于企业来说十分重要，要求发电器输出的幅值、电压频率及相位方面都需要与电网系统抑制。风力发电在并网过程中，其对电网产生的冲击力会随着风力发电机机组整体容量的增加而上升，如果并网遭受到过大的冲击力，电力系统的电压值会因此下降，塔架、发电机等机械部分也因此会产生磨损，如果并网遭受较大冲击的时间过长的话会不同程度的影响到其他挂网机组，系统甚至可能会被瓦解，所以选择好合适的并网技术十分重要。
1.1同步风力发电机组并网技术
风力发电并网技术的选用极为重要，该技术需要发电机所输出的电压频率、幅值及相位方面都同电网系统的电压保持一致。若风力发电机机组整体容量不断上升，风力发电在并网过程中针对电网所产生的冲击力也会相应增加。若并网冲击力过大，不仅会使得电力系统的电压值有所下降，同时也会导致发电机、塔架以及机械部分形成一定的磨损。若是并网冲击时间过长，甚至会导致系统被瓦解，其他挂网机组的运行也会受到不同程度的影响。同步发电机在实际工作时，不仅能够输出有功功率，同时也可形成无功功率，确保周波稳定，所形成的电能质量较高，故而被大部分企业应用于电力系统当中。然而在实际应用过程中，由于风速难以控制，使得转子的转矩难以保持稳定运行，并网过程中，转矩调速性能难以符合同步发电机所需要的精度，若实现并网之后，工作人员未对其进行控制，尤其处于重载状态下，则有几率出现无功振荡或是失步等问题。这也成为阻碍同步风力发电机组并网技术应用的主要障碍。
1.2异步风力发电机组并网技术
相比同步风力发电机组并网技术，异步风力发电在实际工作当中，并不需要机组调速具有较高的精度，也无需与设备保持同步或是整步操作，只需转速与同步转速基本相同，便可实施并网。因为异步风力发电机只需依靠转差率，便能完成对负荷的调节。风力发电机组搭配异步发电机使用的最大优势在于该搭配无需复杂的控制装置。实现并网之后，也不会形成无振荡或是失步等问题，运行较为稳定，可靠性强。然而，该技术同样存在一定缺陷：第一，如工作人员直接进行并网操作，容易形成大冲击电流，进而令电压逐渐下降，对系统的稳定运行造成不利影响。第二，系统自身无法形成无功功率，因此需要工作人员补偿一定无功功率。第三，不稳定系统频率值超过上限，使得同步转速也相应加快，进而导致异步发电机自发电状态转化为电动状态。倘若不稳定系统频率值下降，也会令异步发电机电流大幅增加，从而形成过载现象。因此，若企业选用异步风力发电机组并网技术，需有工作人员采取一定措施确保异步风力发电机组处于稳定运行的状态。
二、风力发电并网技术对电能质量的影响分析
2.1引入谐波
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，这些原因都可能产生较多的谐波引入，从而影响整个电网的电能质量。此外，目前大部分风力发电机组通过软并网方式完成并网，在这个过程中，容易产生较大的冲击电流，当外界风速超出切出风速时，风机跳出额定处理状态，严重影响并入电网的供电质量。
2.2造成电压闪变和波动
风力能源是一种自然资源，在进行发电过程中容易造成电网电压闪变和波动。风力发电并网连接过程中，如果配电变压器十分接近连接位置时，风力发电的接入对整个电网造成的电压闪变影响较小；但是，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，将会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，在这些发电大规模的入网之后，就会将很大一部分无功功率消耗掉，这会让线路上面的压降提高。
三、风力发电并网运行试验
3.1动态无功抵偿设备功用特性的测验实验
进行动态无功抵偿设备功用特性的测验实验，是为了验证电容抵偿投切的一系列步骤和操作是否合格达标。实验步骤很简单，只要在运转机组并网的同时，先调整发电机改变输出功率，再改变机组的负载状态即可。需要注意的是，为了实验的可靠性有所保证，必须在尽可能差的工况下、在大小不一的风力发电量状况下进行实验。
3.2关于电能质量的试验
在对风电场进行保护的阶段，对屏取三相电压与电流进行计量，检测并网点的电压闪变、谐波及偏差等各种相关指标。在风电场停止运行阶段，对并网点电压总谐波畸变率和各次谐波电压进行检测。在风电场处于正常运行状态时，对各功率区间并网点的谐波电流与电压进行检测，测出风电场95％的谐波电流。
四、风力发电并网中电能质量的控制
随着风力发电机组的运行规模不断增大，对整个电网的电能质量产生了不可忽视的影响，例如电压波动、闪边等问题的发生均是因为并网不当造成的。由于电压风力资源稳定性较低，风电机组的运行具有一定的特殊性，使得风力发电的功率输出极不稳定，进而对电网的电能质量产生影响，为了提高电能质量，就很有必要采取一些相应的方式方法来改善和加大控制，具体可以从以下几个方面加强控制：
4.1电压波动和闪变的控制
①有源电力滤波器
要想控制善变的电压，理应在负荷电流发生急剧波动时进行。当负荷发生变化时，应及时补偿无功电流，以此来实时补偿负荷电流。因为有源电力滤波器采用的电子器件是可以关断的，所以，电子控制器完全可以替代系统电源，以此来输出畸变电流到电压负荷，只要保证系统只为负荷提供正弦基波电流即可。从整体情况来看，有源电力滤波器具有电压波动大，响应速度快，补偿容量小，补偿率高，控制能力强，运行稳定、可靠等特点。其在电压波动的控制方面必然发挥较大的作用。
②动态电压恢复器
在中低压配电网中，有功功率的快速波动也将导致电压闪变问题的出现。因此，保证补偿装置的科学性和有效性就显得十分关键了。除了要进行必要的无功补偿之外，还应该适时进行有功补偿。然而，由于带储能单元的补偿装置可以有效改善电能质量，所以，其完全可以取代传统的无功补偿装置。那么，对于本身就带有储能单元的动态电压恢复器而言，其能够以正常电压和故障电压的差值在MS级内将电压注入到系统中。这种方式可以有效解决电压波动、谐波等动态电压质量问题。
4.2谐波的控制
①增加换流装置的脉动数
作为电网中的主要谐波源之一，换流装置产生的谐波主要集中在特征谐波上，所含有的非特征谐波含量一般比较少。由于特征谐波的频谱为n=kp±1，所以，在脉动数p增加的情况下，n也会随之增大，工n、工l/n（谐波电流）也将因此减少。基于此，增加整流脉动数能够在平滑波形的同时减少谐波。比如说，在脉动数由8增加到14时，就可以消除幅值相对比较大的低频项，从而大大降低谐波电流的有效值。
②加装无源滤波器
在电力电子设备的交流侧安装无源滤波器，并且以C、L、R元件为基础构建无源网络，可以吸收负载，从而产生谐波电流。具体来说，无源滤波器主要分为高通滤波器和调谐滤波器2种。高通滤波器主要用于对某一次以及以上各次谐波的吸收；调谐滤波器又被划分为单调谐和双调谐2种，用于对电一次数或相邻两次谐波的吸收。除了具有滤除谐波的功能之外，无源滤波器还能够在基波电压的作用下为谐波负载提供容性基波无功功率，并且能够满足谐波源无功补偿的需求。从整体情况来看，基于结构简单、效率高、成本低、维护方便、运行可靠等优势，加装无源滤波器已经成为了抑制谐波的主要手段之一。
结语
总而言之，随着社会的发展和科技的进步，风力发电取得很大进步，虽然风力发电并网技术十分先进，但是因为还有些技术问题未能解决，所以我国的风力发电一直都未得到普及，因此，相关电力部门要加强对风力发电并网技术的深入研究和发展，同时采取有效控制策略，保障电能质量，最大限度的开发和利用电力资源，从而实现电力系统的可持续发展。
参考文献：
[1]魏巍，关乃夫，徐冰.风力发电并网技术及电能质量控制[J].吉林电力，2014.
[2]谢鹏.风力发电并网技术与电能质量控制[J].科技创新导报，2016.
[3]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.
作者简介：
陈守林（1987.10.15），性别：男；籍贯：山东省东营市；民族：汉；学历：本科、学士；职称：助理工程师；职务：风力发电机检修工；研究方向：风机