風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)

并網(wǎng)后需要關(guān)注的主要問題 電能質(zhì)量 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，對電能質(zhì)量的要求有五個方面：電網(wǎng)高次諧波、電壓閃變與電壓波動、三相電壓及電流不平衡、電壓偏差、頻率偏差。風(fēng)電機(jī)組對電網(wǎng)產(chǎn)生影響的主要有高次諧波和電壓閃變與電壓波動。 電壓閃變 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組大多采用軟并網(wǎng)方式，但是在啟動時仍然會產(chǎn)生較大的沖擊電流。當(dāng)風(fēng)速超過切出風(fēng)速時，風(fēng)機(jī)會從額定出力狀態(tài)自動退出運(yùn)行。

如果整個風(fēng)電場所有風(fēng)機(jī)幾乎同時動作，這種沖擊對配電網(wǎng)的影響十分明顯。容易造成電壓閃變與電壓波動。 諧波污染 風(fēng)電給系統(tǒng)帶來諧波的途徑主要有兩種。一種是風(fēng)機(jī)本身配備的電力電子裝置可能帶來諧波問題。對于直接和電網(wǎng)相連的恒速風(fēng)機(jī)，軟啟動階段要通過電力電子裝置與電網(wǎng)相連，因此會產(chǎn)生一定的諧波，不過過程很短。對于變速風(fēng)機(jī)是通過整流和逆變裝置接入系統(tǒng)，如果電力電于裝置的切換頻率恰好在產(chǎn)生諧波的范圍內(nèi)，則會產(chǎn)生很嚴(yán)重的諧波問題，不過隨著電力電子器件的不斷改進(jìn)，這個問題也在逐步得到解決。

另一種是風(fēng)機(jī)的并聯(lián)補(bǔ)償電容器可能和線路電抗發(fā)生諧振，在實(shí)際運(yùn)行中，曾經(jīng)觀測到在風(fēng)電場出口變壓器的低壓側(cè)產(chǎn)生大量諧波的現(xiàn)象。當(dāng)然與閃變問題相比，風(fēng)電并網(wǎng)帶來的諧波問題不是很嚴(yán)重。 電網(wǎng)穩(wěn)定性 在風(fēng)電的領(lǐng)域，經(jīng)常遇到的一個的難題是：薄弱的電網(wǎng)短路容量、電網(wǎng)電壓的波動和風(fēng)力發(fā)電機(jī)的頻繁掉線。尤其是越來越多的大型風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)后，對電網(wǎng)的影響更大。在過去的20年間，風(fēng)電場的主要特點(diǎn)是采用感應(yīng)發(fā)電機(jī)，裝機(jī)規(guī)模較小，與配電網(wǎng)直接相連，對系統(tǒng)的影響主要表現(xiàn)為電能質(zhì)量。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，大量新型大容量風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開始投入運(yùn)行，風(fēng)電場裝機(jī)達(dá)到可以和常規(guī)機(jī)組相比的規(guī)模，直接接入輸電網(wǎng)，與風(fēng)電場并網(wǎng)有關(guān)的電壓、無功控制、有功調(diào)度、靜態(tài)穩(wěn)定和動態(tài)穩(wěn)定等問題越來越突出。這需要對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行計算、評估。

要根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，負(fù)荷情況，決定最大的發(fā)電量和系統(tǒng)在發(fā)生故障時的穩(wěn)定性。國內(nèi)外對電網(wǎng)穩(wěn)定性都非常重視，開展了不少關(guān)于風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行與控制技術(shù)方面的研究。風(fēng)電場大多采用感應(yīng)發(fā)電機(jī)，需要系統(tǒng)提供無功支持，否則有可能導(dǎo)致小型電網(wǎng)的電壓失穩(wěn)。采用異步發(fā)電機(jī)，除非采取必要的預(yù)防措施，如動態(tài)無功補(bǔ)償、否則會造成線損增加，送電距離遠(yuǎn)的末端用戶電壓降低。電網(wǎng)穩(wěn)定性降低，在發(fā)生三相接地故障，都將導(dǎo)致全網(wǎng)的電壓崩潰。由于大型電網(wǎng)具有足夠的備用容量和調(diào)節(jié)能力，一般不必考慮風(fēng)電進(jìn)入引起頻率穩(wěn)定性問題。但是對于孤立運(yùn)行的小型電網(wǎng)，風(fēng)電帶來的頻率偏移和穩(wěn)定性問題是不容忽視的。

由于變頻技術(shù)的發(fā)展，我們可以利用交-直-交的變頻調(diào)節(jié)裝置的控制功能很容易地根據(jù)電網(wǎng)采集到的線路電壓波動的情況、功率因數(shù)的狀況等、和電網(wǎng)的要求，來調(diào)節(jié)和控制變頻裝置的頻率、相位角和幅值使之達(dá)到調(diào)節(jié)電網(wǎng)的功率因數(shù)，為弱電網(wǎng)提供無功能量的要求。 發(fā)電計劃與調(diào)度 傳統(tǒng)的發(fā)電計劃基于電源的可靠性以及負(fù)荷的可預(yù)測性，以這兩點(diǎn)為基礎(chǔ)，發(fā)電計劃的制定和實(shí)施有了可靠的保證。但是，如果系統(tǒng)內(nèi)含有風(fēng)電場，因為風(fēng)電場出力的預(yù)測水平還達(dá)不到工程實(shí)用的程度，發(fā)電計劃的制定變得困難起來。如果把風(fēng)電場看做負(fù)的負(fù)荷，不具有可預(yù)測性；如果把它看做電源，可靠性沒有保證。正因為如此，有必要對含風(fēng)電場電力系統(tǒng)的運(yùn)行計劃進(jìn)行研究。

風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)以后，如果電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式不相應(yīng)地做出調(diào)整和優(yōu)化，系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)能力將不足以跟蹤風(fēng)電功率的大幅度、高頻率的波動，系統(tǒng)的電能質(zhì)量和動態(tài)穩(wěn)定性將受到顯著影響，這些因素反過來會限制系統(tǒng)準(zhǔn)入的風(fēng)電功率水平，因此有必要對電力系統(tǒng)傳統(tǒng)的運(yùn)行方式和控制手段做出適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)和調(diào)整，研究隨機(jī)的發(fā)電計劃算法，以便正確考慮風(fēng)電的隨機(jī)性和間歇性特性。 關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)