风力发电并网中的谐波检测与综合治理研究

在传统能源消耗过度，生态环境日益恶化的双重压力下，新型清洁能源的加快开发和充分利用可以在一定程度上缓解人类对于能源不断增长的需求。环保无污染的风电能源以其取之不尽用之不竭的自然优势在促进生态文明，优化能耗结构的过程中发挥着突出作用。根据全球风能协会发布的权威性统计，我国2012年风电累计装机容量突破75000兆瓦，已经连续三年超越美国蝉联第一。在“十二五”总体规划的大背景下，国家相关部委出台了一系列与风力发电行业发展相关的政策规划，明确指出在未来5年甚至更长的一段时间内，扩大其在能源结构中的比重，使之成为满足未来电力需求的一个重要来源。近年来我国的风力发电装置大规模接入电网，并且由于风能资源处于偏远地带，风电场与主电力网连接较弱，从而带来了一系列的电能质量问题。其中谐波的产生是引发问题的常见来源之一，因此进一步研究谐波问题对于维护电网的稳定运行，确保人身安全与设备性能来说都具有重大现实意义。 针对这一现状，本文以风力发电并网中的谐波问题为主要研究对象，首先分析了国内外风力发电及谐波问题研究现状，对谐波的起因危害等概念进行了阐述。重点对谐波源的定位，谐波的检测方法及治理方式进行了较为全面的分析与细致的研究。基于瞬时无功功率理论的检测法已成为现今主流的谐波检测算法，本文在理论分析后结合Matlab/simulink环境下的建模仿真，分别对采用不同方法下的检测性能进行了深入研究。滤波环节则分别采用离散一阶滤波器，电流平均值法以及卡尔曼滤波法，通过仿真比较各自特点和滤波效果。在谐波治理的最终环节，分别采用了无源滤波器、有源滤波器和无源有源联合滤波进行谐波抑制，并通过仿真进一步验证了设计方法的合理性和有效性。