基于海缆的海上风电场无功补偿技术研究

针对海上风电场中长距离海底电缆的充电效应,风电场无功功率波动时易引起母线电压较大波动的问题,结合风电机组变流器和本地无功补偿设备实现风电场的无功补偿。基于海上风电场无功补偿控制方案,对比分析了不同规模、不同传输距离海上风电场采用两端补偿和单端补偿两种方案时海缆导体损耗情况,即风电场出力曲线。最后在Matlab/Simulink环境下建立相应的仿真模型,仿真结果表明:该无功补偿控制方案能够在风电场功率波动时降低海缆导体损耗的同时快速稳定并网点电压,大大提高了系统的无功补偿能力,验证了该方案的有效性。     

海上风电场经220kV交流海缆送出系统的无功配置方案

在海上风电经交流海缆(submarine cable,SC)送出系统中,随着海上风电场规模逐步增大,交流海缆输电距离不断增加,海缆的充电功率可能会导致海上风电场并网点注入无功过剩,海缆沿线电压越限,海缆沿线载流量过大,海上升压站高压侧电压过高等问题.针对上述问题,文章建立了海上风电场经220 kV交流海缆送出系统的数学模型,结合无功补偿分层分区原则对风电送出系统进行解析计算,在给定海缆沿线电压电流限制条件下确定了所需补偿的海上高抗值;在陆上加装高抗与动态无功补偿装置(static var generator,SVG)使风电送出系统与陆上交流网的并网点无功功率交换为零,考虑接入并网点所需SVG装置容量最小,确定接入系统的陆上高抗值;结合国内某具体工程,具体计算了所推荐的无功配置方案.     

考虑海底电缆充电功率的风电场无功补偿

考虑到风电场海缆的充电功率较大,易引起母线电压偏高的问题,提出了一种新的无功补偿方法。分析计算了不同无功补偿方式下,空载线路的电容效应系数与无功补偿容量的关系,提出了根据相对电容效应系数来确定海缆无功补偿容量的方法,并将不同无功补偿方式下的效果进行了比较,通过仿真,验证了该方法的正确性。同时分析了风电场功率因数设定为1与-0.98时,相对电容效应系数与风电场出力的关系。当风电场功率因数为-0.98（超前）时,即风电场吸收一部分海缆的充电功率,结合高抗对海缆进行无功补偿,更能削弱线路的电容效应。因此,文中建议海上风电场功率因数设为负值（超前）,与高抗联合对海缆进行无功补偿。     

海上风电场无功配置优化方案

根据海上风电场无功配置原则,分析包含风电机组、海缆、主变压器的海上风电场无功损耗。在满足无功补偿及工频过电压要求的情况下,应尽可能提高并联电抗器容量,从而给出并联电抗器和动态无功补偿装置SVG的配置优化方案。研究结果表明：当220 kV海缆长度增加和风电机组出力减少时,海上风电场容性无功会增加。当220 kV海缆长度增加时,海上风电场空载过电压、甩负荷过电压及单相接地故障过电压会增加。最后,基于某实际案例,给出并联电抗器和SVG装置的最优容量。所提方法简单实用,经济可行,可应用于工程实践。     

海上风电场无功配置优化方案

根据海上风电场无功配置原则,分析包含风电机组、海缆、主变压器的海上风电场无功损耗。在满足无功补偿及工频过电压要求的情况下,应尽可能提高并联电抗器容量,从而给出并联电抗器和动态无功补偿装置SVG的配置优化方案。研究结果表明：当220 kV海缆长度增加和风电机组出力减少时,海上风电场容性无功会增加。当220 kV海缆长度增加时,海上风电场空载过电压、甩负荷过电压及单相接地故障过电压会增加。最后,基于某实际案例,给出并联电抗器和SVG装置的最优容量。所提方法简单实用,经济可行,可应用于工程实践。     

无功配置对海上风电场输出海缆损耗的影响分析

基于海上风电场输电系统模型和海底电缆参数,分析了海上风电场无功补偿配置方法和海缆损耗的计算方法,建立了海上风电场输电系统简化模型,计算了不同规模、不同传输距离海上风电场采用两端补偿和陆上单端补偿两种方案时输出海缆导体损耗,得到了海缆导体损耗-风电场出力曲线。在风电场低出力水平及长距离传输时,两端补偿损耗更低,而在风电场高出力水平或短距离传输时,单端补偿损耗稍低一些。     

江苏海上风电接入系统若干问题探讨

结合江苏近阶段开发建设的海上风电场项目,介绍了海上风电接入系统并网的电压等级、并网回路数的选择原则,讨论了长距离海缆并网的大型海上风电场输电系统的无功平衡、内部过电压限制措施,并通过工程实例,探讨了一种解决大型海上风电场接入系统后引起电网电压波动的无功补偿配置容量计算原则及方法。     

考虑海缆充电功率的海上风电场无功补偿协调控制策略研究

针对海上风电场的特点,研究其有效利用风电机组无功调节能力的无功补偿协调控制策略。海上风电场并网的电压稳定性分析主要分为两个方面:海缆充电功率对并网系统电压稳定性的影响;如何有效地利用风机无功调节能力来改善系统的电压稳定性。针对上述问题,首先利用灵敏度分析法及Q-V曲线法分析了海缆充电功率对海上风电场并网系统电压薄弱点的影响,并分析出最薄弱点为海缆末端母线;其次,选择STATCOM作为海上风电场无功补偿设备,并对双馈风机两侧变流器及STATCOM的无功控制环节进行研究;最后,提出以海缆末端母线电压为控制目标的三者无功协调控制策略,从而更为有效地利用风机自身的无功能力,显著减小STATCOM的安装容量。通过软件DIg SILENT建立CIGRE B4-39标准风电场并网系统,利用此系统进行暂态故障仿真分析,验证该无功协调控制策略的有效性。     

现行电价制度下高供高计用户侧无功补偿策略

<正>电力系统无功平衡既能提高有功传输效率,又能保证电网电压稳定。现行电价制度下,维持用户侧合理的无功水平能够有效降低损耗,减少企业用电成本。然而大多数用户无功补偿意识不强或补偿不足,当用户侧有功功率负荷远大于无功补偿容量时,变压器从电网吸收大量无功功率,导致用户功率因数考核不达标,影响用电水平和供电质量。以某高供高计用户功率因数过低为案例分析高压用户侧无功补偿调整策略。     

海上风电场交流并网系统振荡风险分析及基于短路比的评估计算原则研究

近年来海上风电快速发展,受电网建设周期影响,有时需要安排并网过渡运行方案以提高海上风电利用率。以广东某地区海上风电为例,针对规划方案和过渡运行方案振荡风险问题开展评估,研究了多风电场汇聚并网方式下短路比计算方法和风电并网容量确定原则,以及集控站SVG对并网容量的影响。研究表明,海上风电经交流海缆并网,风电机组和SVG共同与交流电网之间存在较强的相互作用,使得低风速情况下风电并网系统存在振荡风险,且集控站用于补偿海缆充电无功功率的SVG容量限制了风电并网容量,因此按照短路比计算风电并网容量时需要考虑SVG容量。在此基础上提出了提升海上风电并网容量的技术措施以适应并网过渡方案的运行要求。     

海上风电交流送出无功补偿配置方案研究

由于长距离海底电缆的充电功率大量盈余，无法实现无功就地平衡，同时海缆过电压及沿线电流需满足海上风电接入相关标准，从海缆沿线的过电压及电流出发，基于海上风电接入相关标准，制定海上风电无功补偿方案配置流程。以实际工程为例，基于PSCAD和PSS/E软件搭建海上风电场交流送出仿真模型，研究无功补偿配置方案，为海上风电交流送出工程的无功补偿配置方案提供了理论支撑，提升了工程经济性。     

风电场出线两端无功电能计量不一致问题分析

近年来,内蒙古自治区风电的大规模接入给电网电能计量带来一定的影响,各风电场均出现线路两端无功电能计量不一致的问题,影响交易双方结算.通过试验研究发现,由于风电场大部分时间处于低负荷运行状态,线路输送功率远远小于线路的自然功率,线路的感性无功功率远小于容性无功功率,线路基本不消耗无功功率,而是输出容性无功功率,因此导致风电场两端无功电量值相差较大.提出了风电场安装无功补偿装置时容量的配置原则.在无功补偿容量配置合理的情况下,只要交易双方划清损耗的归属,便可以实现准确的结算.     

考虑工频过电压的海上风电场无功配置方案研究

随着海上风电能源的不断开发,海上风电场的过电压问题对系统的安全运行极为重要,而无功补偿问题影响着系统的电能质量,因此在确定无功补偿方案的同时也应该考虑过电压的限制。本文基于海上风电场含有架空线路和海底电缆混合输电线路的风电场电磁暂态模型,提出了一种考虑工频过电压的无功配置方案,利用ATP/EMTP仿真软件分析了海上风电场工频过电压,并在此基础上对风机不同出力情况下的风电场无功容量需求进行计算,从而得到符合系统安全运行范围的海上风电场无功容量配置方案,并以某海上风电场为例,最后利用MATLAB/Simulink仿真验证了所提方案的可行性。     

海上油气田群岸电无功补偿优化设计

基于岸电应用工程系统架构及关键设备参数,分析了岸电工程各环节无功组成。不同于海上风电的高压海缆仅连接海上风场与陆地电网,海上油田群岸电工程增加了一根油田群间的互联海缆,使单一海缆的无功补偿问题变成海缆组合的无功补偿问题,无功补偿方案较海上风电更加复杂,配置难度大大增加。研究适用于海上油田群岸电工程的无功补偿配置方案,并总结出适用于工程应用的固定无功补偿及动态无功补偿容量的推荐算法,通过ETAP仿真对该无功补偿方案效果进行验证,对后续类似海上高压工程具有一定的借鉴意义。     

以全寿命周期成本为判据的近海风电场高压海底电缆选型标准

为了结合海底电缆寿命周期特点、制定适用于近海风电场高压海底电缆的选型标准,以海缆传输容量大于风电场设计向外传输容量为约束条件,构建了包括购置、敷设、损耗、故障损失、运行维护以及回收净投资成本的海缆全寿命周期成本(LCC)模型,并以LCC等额年值最小作为选型标准。以国内某海上风电场海底电缆选型为案例进行计算分析。结果表明,购置、损耗、故障损失成本与自身LCC占比较重,最高分别达到26.4%、30.8%、62.0%;所有方案前期投资与自身LCC占比≤40%。当电压等级相同时,单芯海缆方案损耗成本至少比三芯海缆方案高出4.68×103万元;而当线芯数相同时,高电压等级故障损失成本至少比低电压等级海缆方案高出8.8×103万元;2回110 k V 3×500 mm2高压XLPE绝缘钢丝铠装海缆方案LCC等额年值(3.08×103万元/a)最小,该方案最优。     

基于PSD-BPA软件分析的风电场无功补偿仿真计算

结合风电场无功补偿装置配置原则,通过A风电场一期工程实例,基于PSD-BPA软件,对A风电场一期工程进行无功补偿配置容量计算和仿真,得出该风电场在功率因数为0.98的前提下无功补偿的最佳方案,即配置容性无功功率0 Mvar、感性无功功率6 Mvar。     

基于改进遗传算法的海上风电场无功优化

针对海上风电场运行时大量无功传输引起电网质量不佳、有功损耗增加等问题,基于改进的带精英策略的快速非支配排序遗传算法,以补偿容量最少和负荷节点电压偏差最小为目标,提出海上风电场无功多目标优化方案,在Matlab中进行算例分析,结果验证了改进的遗传算法对海上风场无功优化的有效性。     

利用风力发电机的无功功率补偿风电场无功损耗

我国风电场内无功补偿的方式是在风电场汇集站内装设集中无功补偿装置,这造成风电场无功补偿的投资很大。文章结合工程实例,通过对不同发电量下风电场的无功损耗和电压波动情况进行计算,提出利用风力发电机的无功功率可基本实现风电场的无功平衡,风电场母线电压的变化是无功补偿设备选型的依据,对于发电量变化引起的母线电压变化不超出电网要求的风电场,应利用风力发电机的无功功率减小汇集站内无功补偿装置的容量,降低无功补偿的投资。     

长岛海缆和风电场对末端电压的影响与解决方案

风电场实际发电量受来风的影响从零至最大发电量之间变化,使风电场与主网连接点的电压变动率很大。长岛风电场通过110kV海缆与大陆主电网连接,由于电缆的电容电感分布参数加剧了电压的变化。当主网往风电场送电并且输送的无功较小时需要补偿感性无功以补充电缆的充电电容,而风电场往主网送电时在风电场处需补偿容性无功。     

基于ETAP的海上风电场无功补偿配置研究

海上风电场由于远离陆地,大量使用海底电缆,其无功特性与陆上风电场存在较大差异,因此需要选择合适的无功补偿方式。基于ETAP软件对某海上风电场进行建模,通过分析其不同工况下的无功特性,提出在合适的地点选择补偿设备和补偿容量,计算结果对海上风电场无功补偿设计具有指导意义。