半岛体育app摘要：在环境保护之中，风力发电是其中节约资源最为有效地方式，虽然现今一直处在低谷的时期，但是未来的发展前景十分广阔，风力发电技术也在逐渐的趋于成熟，世界装机容量以及发电量也在逐渐的加大，日后在发电市场也逐渐的会占有更大的比例。本文主要就是针对风力发电的并网接入及传输方式来进行分析。

　　相关的数据充分的表明，2010年的中国风电累积装机容量达到了4182.7万KW，在超过了美国之后，已经跃居成为世界第一装机大国。但与此同时，风电的发电量只有500亿千瓦的时候，依据要比美国低，并网容量也只有吊装容量的三成左右，要比国际水平低出很多，这在很大程度之上严重的影响到了效益水平与风电效率的提高。中国的风电行业的风电行业的发展速度也是十分的迅猛，基本上是用到了5年的时间最终才实现了欧美发达国家将近30年的发展进程，在产业逐渐进步市场规模快速发展的同时，其面临的问题与挑战也逐渐的凸显出来。首先是中国风电装备的质量水平，其中包括了发电能力以及设备完好率等等均有待提高，其次就是吊装容量和并网容量之间的差别，和国际先进水平相比之下，还存在着较大差别。怎么从装机大国转变成为风电的利用大国，也就成为了我国目前面临的最大问题。

　　在该结构之中，允许同步发电机以可变的速度运行，可以产生频率与可变电压的功率。以此来作为在并网发电的系统之中广泛应用的同步发电机，在运行的时候，不仅仅可以输出有功功率，而且还可以提供无功功率，且频率也是十分的稳定。对于由风力机驱动的同步发电机和电网并联运行的时候，就随机可以采用自动准同步并网以及自同步并网的方式。因为风电的电压、频率的不稳定性，一般就会使得应用前者并网相对比较困难；然而对于后者来说，因为并网的装置比较简单，最为常见的结构就是通过AC―DC―AC的整流逆变方式与系统进行并网，其原理结构如图1所示。

　　我们由发电机的特点可以知道，为了电网并联，就务必要在异步发电机与风力机之间加装增速齿轮箱，来充分的提高转子的转速。我们由电机学可以知道，异步发电电机主要是靠滑差率来进行调整负荷，其输出的功率和转速基本上呈现出来线性的关系，所以根本就不需要同步设备，并网相对比较简单，维护也相对比较少。通常采取的并网方式有晶闸管软并网、降压并网以及直接并网，图2为异步发电机的晶闸管并网的结构的原理图。

　　绕线式异步发电机的转子上有三相绕组，就可以通过集电环和外部进行相互的连接，通过外接可以来进行变转子电阻，从而达到改变发电机的转差率。和转子相连的方法有3种:转子电阻斩波控制、循环变换器以及转差功率恢复。图3给出了转差功率恢复的常用结构:定子直接的和电网相互的进行连接，电力变换器与绕线转子相互连接。其优点是功率调节相对比较简单。

　　双馈异步发电机的转子通过变频器和电网进行相连，可以充分的实现功率的双向流动。因为在风力机变速运行的时候，发电机也为变速运行，所以我们为了实现和电网的并联，将以自关断器件为功率开关变频器与由双馈异步电机的组成的系统采用的是脉宽调制技术(PWM)控制。

　　现如今，国内外的风力发电机大部分都是以风电场的形式大规模集中接入到电网之中。由于考虑到不同的风力发电机组工作原理不同，所以其并网的方式也会有所不同。国内的风电场常用的机型主要包括了直驱式交流永磁同步发电机、异步风力发电机、高压同步发电机以及双馈异步风力发电机等等。同步风力发电机的主要并网方式是自同步与准同步并网；异步风力发电机组的并网方式则主要有准同期并网、直接并网、晶闸管软并网以及降压并网等等。各种并网方式均有其自身的优缺点，依据实际做采用的风电机组的类型以及具体并网的要求来进行选择风电机组类型以及具体并网要求选择最为恰当的并网方式，可以在最大限度之上来减小风电机组并网时对电网的冲击，保障电网的安全稳定运行。

　　大部分的国家与地区的风力发电并网标准都相应得要求风电场正常运行的时候充分的满足本国家与地区的电能质量标准。

　　表1给出了国内标准（GB/Z19963―2005、国家电网公司《风电场接入电网技术规定》）与IEEE1001―1988对风电场正常运行电压范围和风电场并网点处电压偏差限值的规定。

　　因为风机的出力会受到风速随机性的影响，有可能在风力发电系统与电网接口处造成电压波动。GB/Z19963―2005与国家电网公司《风电场接入电网技术规定》均规定，风电场所在的公共连接点的闪变干扰允许值和引起的电压变动和闪变应满足GB12326―2008的要求，其中风电场引起的长时间闪变值Plt按照风电场装机容量与公共连接点上的干扰源总容量之比进行分配。

　　我国与欧洲国家电网额定频率为50Hz，美国与加拿大电网额定频率为60Hz，所以，各个国家对于本国电网的频率偏差限值与正常频率范围的规定有所不同。表2给出了国内外标准对风电场正常连续运行的时候的频率范围。

　　大部分的标准都明确的规定了在电网频率发生偏移正常运行范围的时候，在某些频率范围之内可以允许风机短时间运行。

　　G/Z19963与国家电网公司《风电场接入电网技术规定》之中都明确的指出，在风电场采用带电力电子变换器的风力发电机组或无功补偿设备的时候，就得需要对风电场注入系统的谐波电流做出限制。风电场所在的公共连接点的谐波注入到电流应该要充分的满足GB/T14549―1993的各项要求，其中风电场向电网注入的谐波电流允许值，充分的按照风电场装机容量与公共连接点之上具有谐波源的发/供电设备总容量之比进行相应的分配。

　　低电压穿越LVRT（Low Voltage Ride Through）是在电网发生故障或者是扰动引起的风电场并网点电压跌落的时候，在一定电压跌落的范围之内，风电机组可以连续不间断的并网运行。

　　各国对于LVRT的基本要求各不相同，但是可以用其中的几个关键点大概的描述风电场LVRT的各项要求：并网点电压跌落到某一个最低限值U1的时候，风电机组能维持并网运行一段时间t1，且假如并网点电压值在电压跌落之后的t2时间之内恢复到一定的电压水平U2，风电机组应该要时候总保持并网运行。表3给出了各国标准中对风电场LVRT能力要求曲线等关键点的限值。

　　国网标准要求对故障期间没有切出电网的风电场，其有功功率在故障切除后应快速恢复，以至少每秒10%额定功率的变化率恢复至故障前的值。新国标的制定中，LVRT是让相关利益方颇有微词的关键所在。

　　在现有应用于风电的传输方式中，大多是通过风电机组发出恒频的电能，直接就近接入交流电网中。但由于风电本身具有的随机性和波动性，当风电装机容量达到一定程度并且就近无法连接交流电网时，远距离交流传输的应用就有一定的局限性。由于考虑风机的噪声及对自然环境可能造成的影响，风电场的选择会远离用电负荷集中地，多在电网无法连接的地点或在海上建设，因此除了保证风电的电能质量外，其远距离的传输问题也变得越来越重要。与交流输电相比，直流输电的线路造价和运行费用较低。相关数据表明，在一定的功率范围内直流输电等价距离远大于交流输电，而且直流输电更易于实现地下或海底电缆输电。传统意义上，直流输电需要整流和逆变装置，但由于风电机组为了顺利地与交流电网并网，多数情况下也需要整流逆变装置，所以应用直流输电一般不需要额外增加装置。

　　随着电力电子技术不断的发展，轻型直流输电(HVDCLight)技术为风电的远距离传输提供一种新的可能。和传统的高压直流输电技术普遍采用晶闸管和移相换流不同，HVDCLight以电压型换流器(VSC)和绝缘栅极双极晶体管(IGBT)为基础，将高压直流输电技术应用于只有几兆瓦到几十兆瓦的功率相对小的直流输电系统。HVDCLight的点对点控制和运行方式简单，输出电压波形好，功率因数高，在小功率传输方面具有很好的经济性。HVDCLight除具有传统HVDC的优点外，还可用来连接远方小的发电厂，向小型孤立的远距离负荷供电，更为经济地向市中心送电，方便连接各种分散式电源，因此非常适合地处偏远地区和海上风电场的远距离输电。

　　HVDCLight技术一般包括换流站和一对电缆，换流站采用的是VSC。功率器件采用的是IGBT，通过PWM控制能够自动调整电压、频率、有功和无功，其基本的原理如图4所示。

　　HVDCLight由于采用了全控功率器件，可在无源逆变方式下运行，不需要额外的换相电压。同时因为采用的IGBT开关频率远高于系统频率，通过PWM控制技术可以大大减小滤波器的体积。正常运行时，VSC可同时且相互独立灵活地控制有功和无功功率。

　　总之，大部分的孤立负荷采用的是污染性大的柴油发电机供电，假如采用交流输电技术供电也有类似的问题。因此，随着风电装机容量的不断扩大，研究其并网接入及传输运行方式十分必要。

　　[1]王继东，张小静，杜旭浩，李国栋.光伏发电与风力发电的并网技术标准[J].电力自动化设备，2011，11:1-7.

　　[3]陈.风力发电和光伏发电并网问题研究[D].上海交通大学，2009.