摘要:随着当前能源紧缺形势的不断加剧,以及日益凸显的环境问题，新能源开发与建设受到了世界各国的广泛重视，也是我国重要的研究方向。风能作为一种重要的新能源，具有低碳环保的特点，近年来发展非常迅速，然而在应用风电能源过程中，闪变问题，给风能应用造成很大影响。为此，下文主要对风电闪变问题进行分析，并提出相对有效的解决对策，以供参考。 关键词:风电；闪变；原因
能源在国民经济发展中占据非常重要的地位，是推动经济社会发展的主要动力。改革开放以来，我国的能源工业获得巨大飞跃，为国家经济建设做出了重大的贡献。但是伴随经济社会的高速发展，能源紧缺问题却变得越发严重起来，特别是煤、油、气资源供需紧张局势日益凸显，能源紧张形式不断加剧对经济社会发展也造成很大制约，为此，风能受到了社会的广泛重视。但是风能在发电过程中，存在一些问题，特别是闪变问题，对风电应用有着较大影响。为此，下文主要对风能及其闪变问题进行探讨，希望能为相关工作提供一定的参考作用。 1.风能开发的必要性和发展
我国濒临太平洋，季风强盛，内陆还有许多山脉，改变了气压的分布，形成了分布非常广泛的风能资源。据初步分析，我国大约20％左右的地方具有比较丰富的风能资源，主要分布在东南沿海及其岛屿，西北、华北和东北“三北”地区。特别是在新疆和内蒙古，风能资源极为丰富。根据全国气象台风能资料估算，我国陆地可开发风电装机容量约2.5亿Kw，而海上风电的可开发装机容量在7.5亿Kw左右，总共可开发装机容量约10亿Kw。
对于风能这一具有潜在乃至长远战略价值的新能源，我国在认识上和研发投入上不仅远远落后于丹麦、德国等发达国家，也落后于同为发展中大国、同为能源瓶颈所苦的印度。尽管在国家有关政策的激励和扶持下，我国的风力发电取得了长足的进步，但到2003年底我国的风电总装机容量仅为568.41MW，约占电力总装机的0.15％。2009年国家在政策层面发生了真正的转折，国家发改委批复对首批３个10万Kw风电场示范项目的特许权公开招标，这一举措给中国风电发展带来了巨大的变化，促进了风电的规模化发展。2019年，中国陆上风电新增装机20200MW，引领亚洲，为全球之最；美国新增装机7588MW，引领美洲市场；欧洲市场由德国引领，仅有2402MW。 ２．风力发电的闪变及其原理分析
风力发电以风作为动力源，有其特殊性。风电机组的原动力来源于流经风机叶片的风能，由于风速和风向具有随机变动的自然特性，而大型的风电机组不具有电能存储的功能，因此风电机组的电能输出也是随机变动的，换句话说，风电机组属于不能进行出力调整的电源装置，与另一个常用的自然能源—水力发电相比，风力发电出力的短周期变动较为显著；此外，由于不同安装地点的风速和风向具有明显的差异，即使在同一个风电场内的风电机组，其出力的变动也是不同步的。这种随机的、随风速变动的功率注入电网，将对电网的电能质量造成影响。随着风电场规模的增大，风电场接入系统引起的电能质量问题必将越来越严重，在某些情况下电能质量问题将成为制约风电场装机容量的主要因素，这就需要许多技术应用来解决这个问题。
风电机组在变动的风速作用下，其输出功率具有变动的特性，可能引起所接入系统的某些节点（如并网点）的电压波动。研究表明,0.1Ｈz-35Ｈz频率范围内
的电压波动是人眼可觉察到的闪变。而相对较快的风速变动，其变化频率一般约在0.1Ｈz数量级，这种频率范围的电压波动引起可觉察的闪变的可能性很小。由于自身结构的影响，风电机组在连续运行过程中将引起1Ｈz数量级的电压波动，这种连续的电压波动可能会引起相对较严重的闪变问题。风电机组并网运行引起的电压波动源于其波动的功率输出，而输出功率的波动主要是由风速的快速变动以及塔影效应、风剪切、偏航误差等因素引起的。
风况对风电机组引起的电压波动和闪变具有直接的影响，尤其是平均风速和湍流强度。随着风速的增大，风电机组产生的电压波动和闪变也不断增大，当风速达到额定风速并持续增大时，恒速风电机组因叶片的失速效应而使得电压波动和闪变减小。变速风电机组因为能够平滑功率波动，产生的电压波动和闪变也将开始减小。湍流强度对电压波动和闪变的影响较大，两者几乎呈正比增长关系。由于塔影效应、风剪切，偏航误差等因素引起的功率波动频率与风电机组的转速有关，对于现代三叶片风电机组而言，其功率波动的频率为三倍的风电机组叶片旋转频率，也就是常说的3p频率。3p频率范围通常为1～2Ｈz，该频率下的风电机组输出功率波动幅度有时可达到瞬时平均功率的20％。
除去风况和风电机组的特性外，风电机组所接入系统的电网结构对其引起的电压波动和闪变也有较大影响。表征电网强度的参数有：到公共连接点的电源阻抗、电源阻抗电感和电阻的比（X/R），传统发电系统的容量和风电机组容量的比等。风电场公共连接点的短路比和电网线路的电源阻抗电感和电阻比(X/R)是影响风电机组引起的电压波动和闪变的重要因素，公共连接点短路比越大，风电机组引起的电压波动和闪变越小。合适的(X/R)比可以使有功功率引起的电压波动被无功功率引起的电压波动补偿掉，从而使总的平均闪变值有所降低。研究表明，并网风电机组引起的电压波动和闪变与线路(X/R)比呈非线性关系，当对应的线路阻抗角为60°～70°时，电压波动和闪变将最小。
多台风电机组同时运行，对输出功率的波动产生平滑效应。需要注意的是，尽管波动幅度有所降低，但多台机组同时运行将注入电网更多的风电功率，由此引起的电压波动随着机组台数的增加而增加。相对而言，变速恒频风电机组引起的这种周期性的电压波动幅度要小得多，这得益于变速恒频风电机组的控制效果。恒速风电机组引起的闪变问题相对较为严重，通常情况下，变速恒频风电机组引起的闪变强度只相当于恒速风电机组的四分之一。 ３．解决风电机组闪变的对策及相关途径
3.1国际电工标准IEC61400-21采用了一个无其他电压波动源的虚拟电网来模拟风电机组输出的电压，此模拟电压采用国际电工标准IEC6100-４-15提供的闪变值仿真算法计算短时间闪变值，这种闪变计算方法比较烦琐，能否找到更简便且计算精度和速度满足要求的电压波动和闪变的计算方法还是有待解决的问题；计算范围应从风电机组公共连接点扩展到整个电网，从而可以更方便地评估风力发电引起的电能质量。
3.2风力发电引起闪变的因素很多，如风况、风电机组类型、控制系统和电网状况等，应该明确各种因素对闪变的影响程度,尽可能量化这些影响也应确定各种影响因素之间的相互关系和它们联合作用下的效果。
3.3由于风电机组单机容量越来越大，风速波动较大时风电机组输出功率会产生较大的波动。对于目前已成为世界主流机型的变速恒频风电机组而言，应综合应用变流器控制和桨距角控制来调节风电机组的输出功率，如何确定变流器控制和桨距角控制的控制策略以使风电机组的输出功率最优，同时减小风电机组输出
功率的波动从而减小风电机组引起的电压波动和闪变，是迫切需要解决的问题。 4．结束语
综上所述，风电市场前景广大，但风电新能源的巨大规模应用，还存在很多问题和不足等待我们解决。需从国家政策和技术层面去指引市场、企业，加强关键核心技术研发，加大智能电网的开发与建设，促进我国经济环保绿色、可持续发展。
参考文献：
［1］张芸.风力发电控制技术研究［J］企业技术开发（学术版）2018，（06）.
［2］孙建涛.风力发电引起的电压波动与闪变［J］.电网技术，2019，（17）.
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容