交流并网海上风电场无功配置原则研究

海上风电具有年利用小时长,同时具备风速稳定、占用土地少等优势,在我国的发展逐渐受到关注。由于大量使用海底电缆和建设海上升压站的需要,海上风电场的电气结构与陆上风电场有所区别,反映在无功特性方面存在明显差异。海上风电发展较快的国家在并网导则中都提出了海上风电场无功配置要求,而我国尚缺少针对性要求。基于我国目前海上风电以交流并网为主的现状,在总结国内外风电并网的基础上,计算分析了通过交流线路并网的不同规模海上风电场的无功特性,提出了相应的无功配置原则,可为我国海上风电场的并网设计提供参考和借鉴,促进海上风电场和电网的协调发展。     

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.     

海上风电汇集站无功装置配置方案及其性能研究

以江苏如东220kV蓬树海上风电汇集站为例,研究了海上风电汇集站无功装置的配置方案及其性能特点。按照无功平衡原则,分析了海上风电汇集站无功补偿容量计算方法及其配置方案。利用电力系统分析软件PSD-V2009,研究了风电出力变化对电网电压的影响及系统发生短路故障时发生风电场脱网的可能性。仿真结果表明:在风电出力变化时,采用电容器补偿,电网电压发生阶跃性变化,汇集站低压母线电压越上限;采用SVG补偿,电网电压在国标允许值范围内平滑变化。在系统故障时,采用电容器补偿存在风电场脱网的可能,而采用SVG补偿可有效避免风电厂脱网的现象。     

海上风电典型送出方案技术经济比较研究

海上风力发电具有不占用土地资源,风速高的优点,是风电产业未来的主要发展方向。结合国内海上风电工程实例,在给出典型海上风电并网方案基础上,对海上风电场的交流、直流送出方案的技术经济比较进行分析研究。     

海上风电交流送出线路继电保护优化设计

针对海上风电运行环境恶劣、平台面积资源有限以及电缆线路电容电流显著等问题,提出一种适用于海上风电送出线路的高压线路保护与电抗器保护一体化设计的新方案。首先,将输电线路和电抗器视为一个电气设备,设计了集成优化整体方案,避免了传统的电抗器支路电流的迭代计算。然后,对比研究了传统差动和行波差动对电缆线路电容电流的补偿效果,提出了线路保护优化处理技术。通过引入更为适合的线路零序电流作为电抗器零序差动的制动电流,提出了电抗器保护功能优化策略。最后,仿真实验验证了所提的优化处理技术能够提高海缆线路差动保护和电抗器零序差动保护的灵敏性和可靠性。     

考虑海上风电接入的电网侧无功补偿策略

考虑大规模海上风电并网后的电压稳定性问题,以电力系统网络等值为基础,计算系统的电压稳定指标,基于各可调节节点对危险节点的灵敏度指标给出电压无功补偿策略。该控制策略的制定分成3个步骤:首先,根据电压稳定指标辨识危险节点;其次,计算可调节节点对危险节点电压稳定性的灵敏度,并以此甄别进行补偿的电源节点;最后,根据各节点的灵敏度指标分配各节点无功补偿量。在IEEE-14节点算例下的仿真结果表明,所提补偿策略能够有效改善海上风电接入后的局部电网电压稳定性。     

海上风电系统无功补偿优化设计

在建立海上风电系统各组成部分模型的基础上,根据国标《风电场接入电力系统技术规定》对无功补偿的要求,提出在海上升压站低压侧和陆上集控中心分别配备无功补偿装置的方案,并设计了变PI全搜索的方法查找海上风电系统无功补偿的最优配置。仿真分析表明:基于变PI全搜方法得到的最优无功补偿配置方案,在海上风电系统的各类有效运行状态下都能实时、准确地跟踪调度指令,进行无功的调节。     

采用交流海缆接入的海上风电场无功配置方法

对于海上风电采用交流电缆接入电网的形式,由于电缆充电功率较大,在接入电缆超过一定距离时,可能导致海上风电工程及其并网点电压以及载流量控制困难.针对上述问题,本文提出了海上风电经由交流海缆接入输变电工程无功配置方法.该方法可确定初步的无功配置方案;然后对不同方案下海缆的载流量以及沿线的电压分布情况进行了分析;最后,结合不同接入功率下接入点的电压波动情况,验证初步无功配置方案的可行性.     

海上风电经交流电缆汇集送出系统暂态无功电压建模及特性分析

海上风电经交流电缆汇集送出系统送端暂态过电压威胁系统安全稳定运行,为定量分析暂态电压对海上风电机组的影响,指导海上风电无功电压控制系统配置,亟须研究海上风电经交流电缆汇集送出系统暂态无功电压模型。首先,分析计及交流电缆的送出系统等效网络特性,明确等效网络呈现感性与容性特性的边界条件;然后,基于等效网络容性特性,建立计及交流电缆的海上风电暂态无功电压数学模型,基于控制硬件在环（control hardware in the loop,CHIL）实时仿真实验平台,验证了数学模型的正确性;最后,基于海上风电暂态无功电压模型,定量分析交流电缆线路长度、风电机组网侧变流器电流环控制带宽与阻尼比对机端暂态过电压的影响规律,为定量评估海上风电经交流电缆汇集送出系统暂态过电压运行风险奠定了理论基础。     

百万千瓦级风电基地无功补偿方案分析

包头市达茂旗百万千瓦级风电基地规划将于2014年建成.针对大规模风电接入后的蒙西电网,分析了风电功率波动下的系统电压无功特性.并结合电网结构及大规模风电接入的特点,给出达茂旗风电基地的无功补偿方案,从风电功率波动下的稳态调压效果、扰动后的系统暂稳水平等方面对无功补偿方案进行了校验分析.经分析,该无功补偿方案能够满足达茂旗风电基地正常运行要求,同时给出了2012年风电场无功补偿的相关建议.     

配置高抗站的海上风电长距离海缆送出继电保护分析

目前中国长距离海上风电主要采用高压交流送出方式,并增设中端补偿高压电抗补偿站.为解决配置海上高抗站的海上风电长距离海缆送出相关保护配置问题,选取典型案例,分析继电保护配置方案与动作特性,对海缆范围故障保护可靠性进行研究,分析海上高抗取不同测点电压对电容电流补偿计算的影响,并通过仿真验证线路保护采集海上高抗侧电压计算差动...     

计及无功补偿的并网型海上风电项目低碳综合效益评估模型

针对海上风电建设项目的综合效益评估问题,提出了一种计及无功补偿的并网型海上风电项目综合效益评价模型。首先从系统网损和无功补偿的两方面对影响海上风电低碳综合效益评估的因素进行分析;其次,在全周期寿命成本提出低碳效益求解模型和经济效益计算模型;最后在模型基础上进行低碳综合效益的折算,并从投资建设成本及网损改善两个层面探究无功补偿对海上风电系统的支撑性作用。算例结果表明：并网型海上风电在计及低碳综合效益的前提下能提早2年收回投资建设成本;发电量与装机容量是影响并网型海上风电低碳综合效益的主要因素,弥补了当前海上风电领域针对低碳效益认识不足的缺陷。     

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。     

海上风电场送出混合线路工频过电压和无功补偿研究

介绍了采用长距离高压海底电缆的海上风电场输电系统电磁暂态模型,利用EMTP/EMTPE仿真软件分析了高压海底电缆+架空混合线路工频过电压,在此基础上研究高压并联电抗器和低压无功补偿装置容量,得到了海上风电场无功补偿配置方案。以某海上风电场为例,对其工频过电压及无功补偿进行了综合计算分析,验证了所提方案的可行性。     

±525 kV/2 GW海上风电柔性直流送出系统海上换流站设备选型探讨

随着海上风电向大容量、远距离的不断发展,送出系统采用柔性直流将逐渐成为一种主流方案。文中基于荷兰TenneT电网公司IJmuiden Ver±525 kV/2 GW海上风电柔直送出技术咨询项目,结合海上换流站的布局特点、环境条件和运维要求,介绍了海上换流站主要电气设备的结构及运行方式,并重点分析海上换流站内主要电气设备的选型方案,对同类型工程设计和应用提供了参考。     

海上风电柔性低频交流送出系统输送能力计算与分析

柔性低频交流输电应用于中远距离海上风电送出具有技术经济优势,研究其输送能力对确定系统参数和方案具有重要参考意义。文中分析了约束海上风电柔性低频交流送出系统输送能力的电压、电流条件,推导建立了由最大输送功率和最远输送距离描述的输送能力计算方法;计算了220 kV和330 kV系统的输送能力,分析了系统频率和海缆截面的影响。结果表明,选择12.5～30 Hz频率范围、最大1 200 mm2海缆截面,离岸距离为250 km时,单回220 kV和330 kV系统输送的风电场最大容量分别约为200～400 MW和200～570 MW。实际风电场柔性低频交流送出系统的参数还应在经济性分析的基础上具体确定。     

海上风电直流送出与并网技术综述

随着深远海风电开发利用的快速发展,风电直流送出与并网成为技术热点.针对风电交流汇集直流送出、低成本直流送出、多端直流送出和多电压等级直流送出技术,全面论述了海上风电直流送出技术在系统拓扑、装备、控制与保护方面的现状和存在的问题,以及研究热点和发展趋势,指出海上风电场集群共享直流集中送出是近期的主流方案,系统的宽频振荡是亟待解决的问题,使整体系统体现主导电源特征是关注的热点.为降低成本,基于二极管整流送出的技术路线具有良好的预期,但纯二极管整流送出需要风电机组的改进.海上风电多端直流并网系统的成熟依赖于低成本直流断路器和暂态控制保护技术的进步,而海上风电多电压等级直流并网系统尚缺乏直流变压器等关键装备的支撑.