風力發(fā)電電壓及無功穩(wěn)定問題

風力發(fā)電接入電網(wǎng)的

電壓及無功控制問題風電場的規(guī)模和單臺風力發(fā)電機的容量不斷增加，風電場接入電網(wǎng)技術(shù)、風電場對電網(wǎng)運行的影響等問題日益突出。風電場通常處于地區(qū)電網(wǎng)的邊緣，接入電網(wǎng)的送電線路較長，又由于風電機組出力具有隨機性、間歇性和不可控性，因此，風電場并網(wǎng)運行必然會影響到電網(wǎng)的電壓質(zhì)量和電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性。風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題

如何減少風電場大規(guī)模并網(wǎng)對電網(wǎng)的影響，保證電網(wǎng)和風電場的安全運行，是接入系統(tǒng)設(shè)計時重點考慮的問題。風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題

風電機組無功電壓特性風電場風速擾動（如陣風和漸變風）除引起風電功率的波動外，還將導致電網(wǎng)電壓的波動。波動的幅度與風電功率大小、風電場分布和變化特性、風電機組的型式、無功補償配置以及無功控制策略等有關(guān)。隨著風機有功出力的變化，無功需求也在變化，當風機本身的無功補償不足以補償這些無功變化時，就需從電網(wǎng)吸收無功。風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題

實現(xiàn)變速恒頻運行滿足電網(wǎng)對電能質(zhì)量的要求；對有功功率P和無功功率Q進行解耦控制，以實現(xiàn)最大風能追蹤的目的。風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題

異步發(fā)電機在啟動及故障時吸收大量無功，運行時吸收無功功率建立激磁磁場。輸出功率受風速影響大，影響電壓穩(wěn)定風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題

風電場運行過程中需要相應的無功功率。在風電場中安裝并聯(lián)電容器組、SVC等無功補償設(shè)備,減少電網(wǎng)電源向風電場提供的無功功率,進而減少無功功率在電網(wǎng)中的流動,降低電網(wǎng)因輸送無功功率造成的電能損耗,改善電網(wǎng)的運行條件。這種做法稱為風電場的無功補償。無功補償可以提高功率因數(shù),是一項投資少、收效快的節(jié)能降損措施。風電場的無功補償風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題

風電場的無功補償分為兩個部分，即風機自身的無功補償和用于補償變壓器及風電送出線路無功補償?shù)娘L電場內(nèi)集中無功補償。風電場的無功補償裝置容量總和不小于風電裝機容量的30％～50％。風電場內(nèi)集中無功補償?shù)娜萘坎坏陀陲L電場無功補償裝置容量總和的40～60％，或經(jīng)計算分析得出。風電場應有一定比例的以適應風力變化過程中的動態(tài)補償裝置。對風電場高壓送出通道的線路無功補償，應兼顧容性感性雙向補償和遠近規(guī)模結(jié)合的原則。并分別考慮線路最大和最小傳輸功率的情況。最大單組無功補償裝置投切引起所在母線電壓變化不宜超過電壓額定值的2.5％。風電場的無功補償配置風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題

風電場無功配置a)風電場的無功容量應按照分（電壓）層和分（電）區(qū)基本平衡的原則進行配置和運行，并應具有一定的檢修備用。

b）對于直接接入公共電網(wǎng)的風電場，其配置的容性無功容量除能夠補償并網(wǎng)點以下風電場匯集系統(tǒng)及主變壓器的感性無功損耗外，還要能夠補償風電場滿發(fā)時送出線路一半的感性無功損耗；其配置的感性無功容量能夠補償風電場送出線路一半的充電無功功率。

c）對于通過220kV（或330kV）風電匯集系統(tǒng)升壓至500kV（或750kV）電壓等級接入公共電網(wǎng)的風電場群，其風電場配置的容性無功容量除能夠補償并網(wǎng)點以下風電場匯集系統(tǒng)及主變壓器的感性無功損耗外，還要能夠補償風電場滿發(fā)時送出線路的全部感性無功損耗；其風電場配置的感性無功容量能夠補償風電場送出線路的全部充電無功功率。

d）風電場無功容量配置的要求與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、送出線路長度及風電場總裝機容量有密切關(guān)系，風電場需配置的無功容量范圍推薦結(jié)合每個風電場實際接入情況通過風電場接入電網(wǎng)專題研究來確定。1.系統(tǒng)電壓必須大于某一最低數(shù)值，以保證電力系統(tǒng)靜態(tài)和暫態(tài)的運行穩(wěn)定性，以及變壓器帶負荷調(diào)壓分接頭的運行范圍;2.正常情況下，電網(wǎng)必須具有規(guī)定的無功功率儲備，以保證事故后的系統(tǒng)電壓不低于規(guī)定的數(shù)值，防止出現(xiàn)電壓崩潰事故和同步穩(wěn)定破壞;3.保證系統(tǒng)電壓低于規(guī)定的最大數(shù)值，以適應電力設(shè)備的絕緣水平和避免變壓器過飽和，并向用戶提供合理的最高水平電壓。風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題

需要對系統(tǒng)電壓和無功實現(xiàn)如下控制：風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題

風電場電壓無功電壓的控制原則風電場無功補償裝置宜采用自動控制方式。在風電機組發(fā)電時，風電場升壓變電站高壓側(cè)不應從系統(tǒng)吸收無功功率。風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題

風電場的電壓控制當風電場并網(wǎng)點的電壓偏差在-10～+10％之間時，風電場應能正常運行。

風電場變電站高壓側(cè)母線電壓正、負偏差的絕對值之和不超過額定電壓的10％，一般應控制在額定電壓的-3％～7％。風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題

a）風電場應配置無功電壓控制系統(tǒng)；根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度部門指令，風電場通過其無功電壓控制系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)整個風電場發(fā)出（或吸收）的無功功率，實現(xiàn)對并網(wǎng)點電壓的控制，其調(diào)節(jié)速度和控制精度應能滿足電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)的要求。

b）當公共電網(wǎng)電壓處于正常范圍內(nèi)時，風電場應當能夠控制風電場并網(wǎng)點電壓在額定電壓的97％～107％范圍內(nèi)。

c）風電場變電站的主變壓器應采用有載調(diào)壓變壓器。風電場具有通過調(diào)整變電站主變壓器分接頭控制場內(nèi)電壓的能力。風電場電壓控制風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題

風電場低電壓穿越風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題

a）風電場內(nèi)的風電機組具有在并網(wǎng)點電壓跌至20％額定電壓時能夠保證不脫網(wǎng)連續(xù)運行625ms的能力；

b）風電場并網(wǎng)點電壓在發(fā)生跌落后2s內(nèi)能夠恢復到額定電壓的90％時，風電場內(nèi)的風電機組能

夠保證不脫網(wǎng)連續(xù)運行。風電場低電壓穿越風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題

隨著風電機組單機容量的不斷增大和風電場規(guī)模的不斷擴大，風電機組與電網(wǎng)間的相互影響已日趨嚴重。一旦電網(wǎng)發(fā)生故障迫使大面積風電機組因自身保護而脫網(wǎng)的話，將嚴重影響電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。發(fā)電機組在電網(wǎng)故障出現(xiàn)電壓跌落的情況下不脫網(wǎng)運行（faultride-through），并在故障切除后能盡快幫助電力系統(tǒng)恢復穩(wěn)定運行，也就是說，要求風電機組具有一定低電壓穿越(lowvoltageride-through)能力。風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題

風力發(fā)電場無功補償裝置選擇方案無功補償技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了從同步調(diào)相機開關(guān)投切固定電容靜止無功補償（SVC）無功發(fā)生器（STATCOM）的過程。同步調(diào)相機：響應速度慢，噪音大，損耗大，技術(shù)陳舊；開關(guān)投切電容器(TSC)：連續(xù)可控能力差；靜止無功發(fā)生器（SVG）(STATCOM)：先導性示范工程階段。靜止無功補償器(SVC)：先進實用技術(shù)，得到了廣泛應用；風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題

SVC技術(shù)又分為：磁控式可調(diào)電抗器（MCR）

晶閘管相控電抗器型（TCR）

自飽和電抗器型（SSR）晶閘管投切電容器型（TSC）高阻抗變壓器型（TCT）勵磁控制的電抗器型（AR）風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題

風力發(fā)咬電接入笛電網(wǎng)中伶的電壓夾無功控耽制問題風力發(fā)愈電接入點電網(wǎng)中激的電壓煎無功控逮制問題增大無晌功補償攔裝置總需的補償蓄容量，肚實現(xiàn)感掘性無功計功率最關(guān)大補償犯容量和弊容性無同功功率委最大補調(diào)償容量致范圍內(nèi)截連續(xù)可穴調(diào)；利用快即速無功績功率補個償，有差效穩(wěn)定活系統(tǒng)電學壓，提椅高電網(wǎng)毯電壓合組格率；在系貢統(tǒng)出事現(xiàn)故肚障或搭擾動保情況譜下，移實現(xiàn)膽快速爛電壓景支撐垮，提爐高系鄰統(tǒng)安室全性鋪；有珍效提慕高風雕電場威運行威過程橋中的丙低電戶壓穿暗越特稅性；對不癥平衡唯及諧僻波引類起的躲電能憐質(zhì)量規(guī)問題女進行煌改善薄和提板高；實現(xiàn)無污功功率塔的動態(tài)事補償，關(guān)有效解腦決欠補史償或過口補償?shù)倪b問題；增加MS有VC型動態(tài)醒無功補鑰償裝置英后，可兇以達到育以下目止的：風力發(fā)生電接入蘋電網(wǎng)中醫(yī)的電壓獲無功控玻制問題磁控電太抗器采裹用直流啊助磁原屈理，利超用附加遙直流，看勵磁磁默化鐵心摧，改變董鐵心磁暈導率，簽實現(xiàn)電休抗值的樂連續(xù)可殘調(diào)，其僵內(nèi)部為炒全靜態(tài)目結(jié)構(gòu)，鐵無運動菜部件，私工作可屑靠性高夜。磁控味電抗津器基斗本工接作原旋理：風力發(fā)慣電接入僚電網(wǎng)中封的電壓北無功控緞制問題風力擔發(fā)電止接入凳電網(wǎng)潔中的盈電壓蔑無功磚控制約問題型我號：BK缺SF即-1誦20熔00煩/3損8.察5容冊量：120撤00k摩var額定電接壓：38婆.5雁kV額定電巨流：18桿0A額定寸頻率雕：50H甜z調(diào)節(jié)容膠量范圍拒：2%～100統(tǒng)%無功調(diào)腐節(jié)時間聞：＜300堆ms無功澡調(diào)節(jié)逗精度惑：≤1%損耗渠：＜2％外絕明緣爬絡(luò)電比滅距：廁≥31猛.5當mm蘋/k市V諧波水百平：5次小明于0.5已%,7次小述于0.毫4%過載眨能力娘：15桃0%噪聲慣：小擱于78d筋B冷卻聰方式紙：油蠟浸風聞冷(ON扯AF)變壓器移油：#45油連接詞方式闖：三鋤角形賢接線安裝地俘點：戶美外使用始年限城：25年以上風力發(fā)好電接入列電網(wǎng)中殺的電壓狹無功控型制問題無功調(diào)將節(jié)方式烏比較比較項目MCR型SVC（第二代）TCR型SVC（第二代）開關(guān)投切（第一代）TSC（第一代）投資小大小大運行方式無級調(diào)節(jié)（連續(xù)）無級調(diào)節(jié)（連續(xù)）分級投切（離散）分級投切（離散）可靠性免維護，使用壽命25年維護量大維護量大維護量大諧波水平5次：≤1%,7次：≤0.5%5次:6.5%,7次:3.7%無小投切涌流無無7倍以上0～7倍有功損耗平均0.2%--0.5%平均1%--3%很小小占地面積為TCR的1/10很大，難布置大大調(diào)節(jié)時間200～300ms40ms0.8S40ms過載能力150%無無無電磁污染無輻射大量磁場，對人體有危害無無風力吼發(fā)電輝接入竄電網(wǎng)鈔中的利電壓痕無功赤控制舊問題結(jié)構(gòu)唇簡單私，投讓資省奇。磁控電葬抗器結(jié)鳳構(gòu)簡單本，鐵心輛采用磁語密對稱攜分裂結(jié)江構(gòu)，繞乏組采用賽并聯(lián)；眠對稱結(jié)杯構(gòu)磁控饞電抗器吊不需要廳外接電針源，完蕉全由電鬼抗器的蟲內(nèi)部繞店組來實腫現(xiàn)自動牙控制。磁控電高抗器占口地面積語小，是TC采R的1/1拆0，基礎(chǔ)吉投資拼大大答壓縮鋤；相眼同容蝴量的紅裝置剩造價次，MCR遠小香于TC問R。磁控電研抗器安淚裝、維減護簡單圖，維護口水平族和變聚壓器礙相當君，維蹤蝶護成利本低魯。損耗低來，噪音而、諧波柳、電磁差污染小淺。大部襖分漏盛磁通別在鐵怕心內(nèi)哈得到美有效揪屏蔽徹，線糕圈和素油箱燃中的足漏磁對通小逗，相祖應的葉附加粱損耗綱小，割噪音揪低，像自身捧有功陜損耗聲只占封容量凈的0.5％～1％，茅是磁富閥式劃可控月電抗龜器或SVC中相漸控電腥抗器猾（TCR）的30％以下陶，不存相在TC擋R中空聰心電遮抗器訊的漏桌磁污絕染。本體換基本顧不產(chǎn)腎生諧到波，劉控制仇回路愉產(chǎn)生屬少量錫諧波附，由字于采派用△接線，恩不向系致統(tǒng)輸出慮。風力剃發(fā)電使接入晉電網(wǎng)屈中的星電壓討無功聞控制徐問題可靠性窯高，壽溉命長。內(nèi)部抱為全壯靜態(tài)張結(jié)構(gòu)精，無鍬運動偷旋轉(zhuǎn)襯部件宴；采孕用低劑電壓夢可控術(shù)硅控其制，顫正常朗運行翠時無龍需承頌受高藍電壓糠、大密電流疤、采埋用自啊然冷晝卻即舟可，魯可靠戚性高舌；使浩用的非材料俯及生買產(chǎn)工出藝和找電力濁變壓松器基性本相愿同，類生產(chǎn)對工藝違成熟效，工赴作可苗靠性蠢高；阿磁控吧電抗