引言
風(fēng)能是一種清潔的,、有可靠成本效益的發(fā)電資源,，具有很高的環(huán)境效益和社會效益。全球市場對于風(fēng)力發(fā)電這樣的具有很高環(huán)保效益和社會效益的技術(shù)有著巨大且持續(xù)增長的需求。隨著風(fēng)電技術(shù)發(fā)展,，我國風(fēng)電裝機容量不斷上升,，風(fēng)力發(fā)電將逐步成為電力系統(tǒng)重要的電力來源。但受自然,、技術(shù)等因素影響,，風(fēng)力發(fā)電引起的電壓波動、閃變和諧波等電能質(zhì)量問題阻礙了其發(fā)展,。因此,，如何控制好風(fēng)力發(fā)電中的電能質(zhì)量就顯得十分重要。
1風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)類型與特點
1.1恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)
恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),，通過保持發(fā)電機的轉(zhuǎn)速不變,，獲得與電網(wǎng)頻率一致的電能。其構(gòu)成相對簡單,，主要采用同步電機與鼠籠型感應(yīng)電機作為其發(fā)電機,。同步電機轉(zhuǎn)速取決于極對數(shù)和頻率，鼠籠型感應(yīng)電機轉(zhuǎn)速則稍高于同步轉(zhuǎn)速,。其特點是設(shè)計簡單可靠,，造價低，維護(hù)量?。喝秉c是氣動效率低，結(jié)構(gòu)負(fù)荷高,，只能在同步轉(zhuǎn)速下運行,，并網(wǎng)操作實現(xiàn)復(fù)雜，當(dāng)風(fēng)速改變會使其偏離最佳運行轉(zhuǎn)速,。
1.2變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)
變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是主流的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),，其風(fēng)力機采取變速運行，發(fā)電機轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速變化,，通過電力電子變換裝置得到恒頻電能,。在風(fēng)速變化情況下，通過此系統(tǒng)可以在捕獲最大風(fēng)能的同時調(diào)節(jié)發(fā)電機轉(zhuǎn)速,，使其輸出最大功率,。同時，變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)發(fā)出的有功功率和無功功率,，能補償電網(wǎng)的功率因數(shù),。此外，該技術(shù)還能使發(fā)電機組與電力系統(tǒng)之間形成柔性連接,。變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)相比恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),，更易實現(xiàn)并網(wǎng)操作，具有明顯的優(yōu)越性。
2風(fēng)力發(fā)電對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響
2.1電壓波動和閃變
電壓波動指電壓方均根值一系列相對快速變動或連續(xù)改變的現(xiàn)象,。電壓波動大小可由相對電壓變動特性d來描述：
式中AU一線路首末端電壓差：
UN一線路額定電壓,。
風(fēng)力發(fā)電機組本身與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點是風(fēng)電場引起電壓波動的主要因素。當(dāng)風(fēng)電場運行時,，向系統(tǒng)送出有功功率（P>0）,，風(fēng)電場出線上的壓降為：
式中P一線路有功功率損耗：
O一一線路無功功率損耗：
R一線路電阻：
X一一線路電抗：
U1一線路首端電壓。
由式（2）可以看出,，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機輸出功率,，特別是無功功率波動，風(fēng)電場出線上的壓降會產(chǎn)生波動,，導(dǎo)致風(fēng)電機組端電壓以及并網(wǎng)電壓波動,，從而引起電網(wǎng)電壓波動。而閃變現(xiàn)象則是風(fēng)電機組輸出功率波動較大時產(chǎn)生,。風(fēng)電機組的輸出功率計算式：
式中P一一輸出功率：
p一空氣密度：
a一風(fēng)輪掃風(fēng)面積：
?、咭伙L(fēng)速：
cP（入，8）一風(fēng)能利用系數(shù),，是葉尖速比入和獎距角8的函數(shù),。
由式（3）可知，風(fēng)電機組的輸出功率與風(fēng)速,、空氣密度有關(guān),，其值隨風(fēng)況在零功率和額定功率之間不斷波動，其中風(fēng)速影響更大,。由于風(fēng)電場風(fēng)速的隨機性大,，風(fēng)機功率頻繁變化會引起電壓頻繁波動和閃變。此外,，受塔影效應(yīng),、偏航誤差等因素影響，風(fēng)機葉輪的轉(zhuǎn)矩波動會造成風(fēng)機輸出功率的波動,。
2.2諧波
恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在運行過程中沒有電力電子元件參與,，故沒有諧波產(chǎn)生。軟并網(wǎng)裝置含有電力電子元件,，當(dāng)機組在工作狀態(tài)時,，將產(chǎn)生部分諧波電流，但因為時間很短可以忽略不計,。
變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)因要產(chǎn)生恒頻電能,，采用了大容量電力電子元件，給電網(wǎng)造成了嚴(yán)重的諧波污染,，諧波干擾的程度取決于電力電子元件裝置的整體設(shè)計結(jié)構(gòu)及其安裝的濾波裝置性能,，同時也與電網(wǎng)的短路容量有關(guān),。此外，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機的無功補償裝置與線路電抗產(chǎn)生諧振,，對諧波會起到嚴(yán)重的放大作用,。
3提高電能質(zhì)量的措施
3.1電壓波動與閃變的抑制技術(shù)
供電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、負(fù)荷特性以及電力系統(tǒng)短路容量大小是決定電壓波動與閃變程度的重要因素,。同時,，頻繁啟動功率
較大的電機也會給系統(tǒng)造成很大沖擊。因而,，抑制電壓波動與閃變必然要從選擇補償裝置,、改善設(shè)備性能、提高供電能力等幾方面來采取相應(yīng)措施,。一般可通過降壓,、加設(shè)斬波器、串接電阻等方式實現(xiàn)電動機啟動特性的改善,。通過如架設(shè)專用供電線路之類的供電方式的改造,，可以有效降低電壓波動和閃變問題的嚴(yán)重程度，但需從經(jīng)濟性角度衡量投資與效益的關(guān)系,。采用快速無功功率補償裝置也能很好抑制電壓波動和閃變,。
3.2電力諧波抑制技術(shù)
隨著越來越多敏感負(fù)荷對濾波效果要求的提高以及全控型功率器件技術(shù)的進(jìn)步，有源電力濾波器開始受到人們的重視,。有源電力濾波器相對于無源濾波器被動吸收固定諧波而言,，其能動態(tài)產(chǎn)生與補償諧波形狀一致、相位相反的電流,，以抵消非線性負(fù)荷產(chǎn)生的諧波電流,，達(dá)到抑制諧波的目的。有源電力濾波器響應(yīng)速度快,，能實現(xiàn)動態(tài)跟蹤補償,，濾波效果不受系統(tǒng)參數(shù)影響的特點,，使其成為抑制電力諧波的良好選擇,。除此之外，電抗器,、電容器等其他靜止無功補償裝置也能對諧波起到較好的抑制效果,。
4結(jié)語
風(fēng)力發(fā)電規(guī)模迅速擴大，風(fēng)電場并網(wǎng)是電力系統(tǒng)發(fā)展趨勢,。但風(fēng)力發(fā)電過程中產(chǎn)生的電力諧波,、電壓波動及閃變等問題，嚴(yán)重影響著風(fēng)力發(fā)電的效率,。只有這些問題得到有效解決,，才能發(fā)揮風(fēng)力發(fā)電效能,，使整個發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
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