引言
風能是一種清潔的、有可靠成本效益的發電資源，具有很高的環境效益和社會效益。全球市場對于風力發電這樣的具有很高環保效益和社會效益的技術有著巨大且持續增長的需求。隨著風電技術發展，我國風電裝機容量不斷上升，風力發電將逐步成為電力系統重要的電力來源。但受自然、技術等因素影響，風力發電引起的電壓波動、閃變和諧波等電能質量問題阻礙了其發展。因此，如何控制好風力發電中的電能質量就顯得十分重要。
1風力發電系統類型與特點
1.1恒速恒頻風力發電系統
恒速恒頻風力發電系統，通過保持發電機的轉速不變，獲得與電網頻率一致的電能。其構成相對簡單，主要采用同步電機與鼠籠型感應電機作為其發電機。同步電機轉速取決于極對數和頻率，鼠籠型感應電機轉速則稍高于同步轉速。其特點是設計簡單可靠，造價低，維護量小：缺點是氣動效率低，結構負荷高，只能在同步轉速下運行，并網操作實現復雜，當風速改變會使其偏離最佳運行轉速。
1.2變速恒頻風力發電系統
變速恒頻風力發電系統是主流的風力發電系統，其風力機采取變速運行，發電機轉速隨風速變化，通過電力電子變換裝置得到恒頻電能。在風速變化情況下，通過此系統可以在捕獲最大風能的同時調節發電機轉速，使其輸出最大功率。同時，變速恒頻風力發電系統可以調節發出的有功功率和無功功率，能補償電網的功率因數。此外，該技術還能使發電機組與電力系統之間形成柔性連接。變速恒頻風力發電系統相比恒速恒頻風力發電系統，更易實現并網操作，具有明顯的優越性。
2風力發電對電網電能質量的影響
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改變的現象。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。
風力發電機組本身與電網結構特點是風電場引起電壓波動的主要因素。當風電場運行時，向系統送出有功功率（P>0），風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，當風力發電機輸出功率，特別是無功功率波動，風電場出線上的壓降會產生波動，導致風電機組端電壓以及并網電壓波動，從而引起電網電壓波動。而閃變現象則是風電機組輸出功率波動較大時產生。風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一風輪掃風面積：
⑦一風速：
cP（入，8）一風能利用系數，是葉尖速比入和獎距角8的函數。
由式（3）可知，風電機組的輸出功率與風速、空氣密度有關，其值隨風況在零功率和額定功率之間不斷波動，其中風速影響更大。由于風電場風速的隨機性大，風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、偏航誤差等因素影響，風機葉輪的轉矩波動會造成風機輸出功率的波動。
2.2諧波
恒速恒頻風力發電系統在運行過程中沒有電力電子元件參與，故沒有諧波產生。軟并網裝置含有電力電子元件，當機組在工作狀態時，將產生部分諧波電流，但因為時間很短可以忽略不計。
變速恒頻風力發電系統因要產生恒頻電能，采用了大容量電力電子元件，給電網造成了嚴重的諧波污染，諧波干擾的程度取決于電力電子元件裝置的整體設計結構及其安裝的濾波裝置性能，同時也與電網的短路容量有關。此外，當風力發電機的無功補償裝置與線路電抗產生諧振，對諧波會起到嚴重的放大作用。
3提高電能質量的措施
3.1電壓波動與閃變的抑制技術
供電網絡結構、負荷特性以及電力系統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、改善設備性能、提高供電能力等幾方面來采取相應措施。一般可通過降壓、加設斬波器、串接電阻等方式實現電動機啟動特性的改善。通過如架設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重程度，但需從經濟性角度衡量投資與效益的關系。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
隨著越來越多敏感負荷對濾波效果要求的提高以及全控型功率器件技術的進步，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，其能動態產生與補償諧波形狀一致、相位相反的電流，以抵消非線性負荷產生的諧波電流，達到抑制諧波的目的。有源電力濾波器響應速度快，能實現動態跟蹤補償，濾波效果不受系統參數影響的特點，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結語
風力發電規模迅速擴大，風電場并網是電力系統發展趨勢。但風力發電過程中產生的電力諧波、電壓波動及閃變等問題，嚴重影響著風力發電的效率。只有這些問題得到有效解決，才能發揮風力發電效能，使整個發電系統穩定運行。
更多信息可以來這里獲取==>>電子技術應用-AET<<
