摘要：风能是一种可再生能源，在当前应用比较广泛，并且利用比较充分的一种自然能源，最为常见的例子就是将风能应用在电能的产出上。但是，因为风能的速度不能被准确地测量，并且风向具有极大的不稳定性，因此很多的风力发电机组并网不能发挥很好的利用效果，下面我们将对于主要的影响因素进行详细分析。
关键词： 发电机组 ；系统稳定性 ；因素分析
引言
风能是一种清洁的可再生能源，而风力发电可以有效地利用风能，我国的风电事业高速发展，但是仍存在着许多实际问题，风力发电机组的并网问题首当其冲。只有通过对各种风力发电机自身及其并网方式的研究，才能在实际中根据实际情况来选择相应的并网方式。本文对当前各种类型风力发电机组并网方式进行初步探讨，指出随着风力发电机组容量的增大，在并网时对电网的冲击也会越来越大，因此，不断改进现有的风电并网技术，减少对电网运行稳定性的影响是今后迫切需要解决的问题 。
1风力发电机组并网条件
1)发电机发出电源的相序与电网汇流排相序相同。否则，不但发电机不能进入同步，而且会产生很大的拍振电流，使发电机绕组承受过大的电动力，使线圈变形绝缘短路。2)发电机的电压有效值与电网汇流排的电压有效值相等或接近相等(电压差 ＜ 10%)，否则，会由于电位差而产生内部无功环流，生成很大的电磁冲击力。3)发电机的频率应与电力系统电源的频率基本相等(频率差不能超过 0． 5 ～1Hz)，否则会因为拍振电流和拍振电压的有功分量在发电机轴上产生力矩，使发电机产生机械振动，造成机组损坏。4)发电机的电压相位与电力系统电源的电压相位相等(相位差 ＜10°)，否则将产生有功和无功电流冲击，使发电机烧毁。5)波形相同，发电机和电网同样是正弦波波形。
2风力发电机组并网方式
2.1同步风力发电机组
同步风力发电机组在进行并网过程中，需要在合闸前避免电流冲击，然后注意转轴扭矩是否符合标准，为了防止并网过程中出现某环节失误，需要将风力发电机的端电压进行调整，将端电压设置成与电网相同电压；风力发电机的频率需适当调整，保证发电机频率是与电网的频率在同一频道内；风力发电机的相序需要进行调整，将相序设置成为与电网相同相序。同步风力发电机在运行过程中具有多种能力，可有效保证输出的电能质量。但在并网运行前提下，则需要为其提供变频器，变频器功率必须要比风力发电机组功率大，借助功率较大的变频器，调节并网时速，让其更加稳定，才能达到期望值。因此，并网所需控制系统功率要极其强大，无疑中增加了成本，但随着我国科学技术的发展，已经有适合的直驱风机（金风1.5MW）在同步风力发电机组中使用，也取得了不错的成果。
2.2异步发电机组的并网
目前国内及国外与电网并联运行的风力发电机组中，多采用异步发电机，但异步发电机在并网瞬间会出现较大的冲击电流(约为异步发电机额定电流的 4 ～7 倍)，并使电网电压瞬时下降。随着风力发电机组单机容量的不断增大，这种冲击电流对发电机自身部件的安全及对电网的影响也愈加严重。过大的冲击电流，有可能使发电机与电网连接主回路中的自动开关断开；而电网电压的较大幅度下降，则可能会使电压保护回路动作，导致异步发电机根本不能并网。
2.3双馈式风力发电机及其并网
双馈风力发电技术是应用最广泛的风力发电技术之一。尤其是双馈感应发电机，不仅改善了风电机组的运行性能，而且大大降低了变频器的容量，至今已逐渐发展成风力发电的主流设备。
双馈风力发电机为定子绕组直接接入交流电网，转子绕组由频率、幅值、相位可调的变流器提供三相低频励磁电流的新型电机，当转子绕组通过某一频率的交流电时，就会产生一个相对转子旋转的磁场，此时会在电机气隙中形成一个同步旋转磁场，转子的实际转速加上交流励磁电流产生的旋转磁场所对应的转速等于同步转速，从而改变了双馈电机定子电动势与电网电压向量的相对位置，也即改变了电机的功率角，因此有调节无功功率出力的能力。由于风力发电机变速运行，其运行速度能在一个较宽的范围内调节，使风机风能利用系数 CP 得到优化，获得较高的系统效率，可以实现发电机较平滑的电功率输出，达到优化系统内的电网质量，减少发电机温度变化。在双馈风力发电机的起动阶段，需要对发电机进行并网前控制以满足并网条件，即发电机定子电压和电网电压的幅值、频率、相位、相序均相同，才能使发电机安全地切入电网，进入正常的并网发电运行模式 。当前，双馈风力发电机组的并网方式主要有以下三种：空载并网，独立负载并网以及孤岛并网方式。
3风电并网对电能质量的影响
随着风电机组并网运行的规模扩大，风力发电对电网电能质量的影响也越来越大，其中自然有一些负面影响，最常见的便是电压波动和闪变。电压风力资源的不确定性和风电机组本身的运行特性使风电机组的输出功率不稳定，会影响电网的电能质量。现在的风力发电机组大多是采用软并网方式，但是在启动的时候仍然会产生较大的冲击电流。当风速超过切出风速时，风机会从额定出力状态下自动退出运行。加入整个风电场的风机同时工作，那这种情况下的冲击必然会对配电网造成重大的影响。而且，风速的变化和风机的塔影效应都会导致风机出力的波动，而其波动正好处在能够产生电压闪变的频率范围之内（低于 ２５Ｈｚ ），所以，风机在正常运行的时候也可能会给电网带来闪变问题。
4风力发电电能质量控制策略
4.1电压波动与闪变抑制
1）有源电力滤波器。电压闪变是影响风力发电电能质量的重要因素。当电压闪变发生时 ，工作人员应该在负荷电流急剧波动时 ，能够完成无功电流的补偿工作。有源电力滤波器的作用就在于此。该设备优势突出 ，具有快速响应能力、同时具有补偿容量小的特征 ，最为重要的是运行过程中 ，非常安全稳定 ，具有非常强的控制力 ，所以对控制电压波动具有积极的作用。2）动态电压恢复器。有功功率出现迅速波动情况 ，也会使得电压发生闪变 ，此时就要求补偿装置既要对无功功率加以补偿 ，又要对有功功率加以补偿。动态电压恢复器中有储能单元 ，可以在非常短的时间内就可以向系统传输电压 ，以此解决电压波动问题。目前 ，动态电压恢复器已经得到了广泛的应用 ，是现如今风力发电电能质量控制的最主要手段。
4.2 谐波的抑制
静止无功补偿器（ ＳＶＣ ），是一种由多台可投切电容器、电抗器以及谐波滤波装置等组成的设备，这种设备装置最主要的特点就是反应速度快，能够对变化的无功功率进行实时跟踪，对于风速不稳定引起的电压变化能够进行有效的大幅度调节，从而滤除谐波，提高电网的电能质量。
结语
为了能够提高并网发电机组的运行稳定性，本文通过双馈型号的发电系统为主要研究对象，对于影响稳定性运行的主要因素进行了比较详细和细致的分析。并且通过建立仿真数学模型的方式，发现电场中的附加控制条件对于发电机组的稳定运行具有很大的影响。
参考文献
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