SVG在风力发电系统中的应用

风电技术的巨大进步,使得风电的开放和利用占据了新能源的主导地位,但由于风资源的不确定性和风电机组本身的运行特性使风电机组的输出功率是波动的,导致产生出线并网功率因数不合格、电压偏差、电压波动和闪变等问题,给配电系统的电压无功带来了很大的影响。考虑双馈风力发电机自身的无功输出特点,对于大容量风电场接入系统时还存在稳定性问题;同时系统电压的波动也会对风机的正常运行造成影响。上述问题都可以通过合理的配置无功补偿得到改善。本文以解决风电场合理配置无功补偿为目的,详细介绍了SVG的基本原理、控制方法、优缺点,研究了SVG在其电压无功控制时的应用,通过电流直接控制和电流间接控制两种方法,详细探讨了SVG并网时的关键技术点,同时结合具体工程实践介绍了SVG在风电场升压站的工程注意事项以及应用SVG之后电网电能质量的改善情况。实现了电网电压稳定性的要求,改善电压质量,提高供电设备的功率因数,减少输电线路无功消耗。     

风电机组不同控制模式下SVC在改善电网 电压质量中的应用

回顾了国内外风电发展的研究现状,总结了风电的运行特点和影响风电场并网的主要因素。针对某风电场建立了双馈变速风电机组的风机模型和发电机模型,分析了风机2种控制模式的特点。以某电网一风电场为实例,计算了配置静止无功补偿器(SVC)接入前、后电网电压波动的情况。仿真结果表明,配置SVC后对电网电压质量有较大的改善,且恒功率因数控制模式的改善作用更为明显,接近恒电压控制模式的2倍。     

大规模风电并网对电力系统的影响及应对措施

随着风电装机容量在电网中所占比重的不断增加,大规模风电并网对电网的影响也越来越严重.根据风电基地风电场实际运行数据,分析了大规模风电并网对电力系统的影响,包括风电场正常运行时的无功、谐波等问题,以及故障时对电网暂态电压稳定性的影响.根据风电场在运行中存在的问题,提出了提高风电机组低电压穿越能力,加强对风电场动态无功补偿装置运行管理等措施.     

大规模风电场并网运行无功补偿研究

电力系统的无功补偿与无功平衡,是保证电压质量的基本条件,对保证电力系统的安全稳定与经济运行起着重要的作用.由于大规模风电场长距离地接入电网,其无功补偿对局部电网电压的调节作用更加重要.根据大规模风电场并网运行的实际参数,以中国电科院研发的电力系统计算软件BPA为平台,对大规模风电基地输出电力并网后电网的无功补偿情况进行全面的仿真分析;对并网线路产生的充电功率、风电场不同的有功出力下的容性及感性无功补偿装置的配置等问题进行了有针对性的研究,并在此基础上提出满足电网安全运行的建议.     

与风电场并网的变电站无功补偿的优化

针对风电场并网变电站电压波动较大的问题,通过对其产生的原因及影响因素进行分析,提出优化无功补偿的策略。结果表明:在风电场并网变电站装设动态无功补偿装置,可有效改善风电接入电网系统的电压质量,达到电压综合控制要求。     

永磁直驱同步风电系统并网运行仿真

针对永磁直驱同步风电机组(D-PMSG)并网问题,构建了经背靠背双PWM全功率变流器并网的D-PMSG仿真模型,包括电网电压正常情况下的稳态并网模型和电网电压跌落情况下的并网模型.在系统稳态并网时,运行于最优功率模式,控制逆变器运行于单位功率因数,使风电场有功出力最大;在电网电压跌落时,系统运行于无功补偿模式,为电网提供无功支持,提高系统低电压穿越能力.仿真结果表明所建立的D-PMSG模型不但可以实现最优功率并网而且具有良好的低电压穿越能力.     

风电大规模接入对蒙西电网电压的影响

介绍了蒙西电网风电的规模及风电场升压站、风电汇集站无功补偿设备的配置情况,分析了风电大规模接入后对蒙西电网电压的影响情况,提出风电用户加装动态无功补偿装置、风电汇集站加装电抗器、改变风电场SVC控制方式、优化风电场无功整体控制等应对措施。     

基于DIgSILENT的风电场接入系统无功算例分析

随着风电接入电网的比例逐渐加大,对接入点电压水平的影响越来越明显。电压稳定性是风电场并网运行存在的主要问题。目前大多采取在风电场升压站添加无功补偿装置的方式来控制并网点电压。本文主要分析风电场无功损耗的来源,结合我国内蒙古地区某风电场接入系统实际情况,利用德国电力系统仿真软件DIgSILENT进行模型搭建,提出保证风电场可靠并网的无功补偿方案,并进行算例分析。     

风电场接入的变电站无功设备配置的研究

采用标准IEEE14节点系统对含风电的电网电压/无功水平进行Matlab仿真分析,风电场输出分别采用恒电压、恒无功功率和恒功率因数控制方式,结合仿真结果探讨不同模式下含风电的电网电压/无功变化特点,并计算出变电站所需的无功补偿容量,综合无功补偿设备的性能和经济性,提出变电站无功补偿设备的配置建议。     

并网型风电场电压稳定研究

为解决风电场并网运行存在的电压稳定问题,通过对风电机组无功电压特性的研究,提出了无功补偿电容器容量的不同计算方法和投切方式。结合风电无功需求的特点,确定并分析了带有FC的TCR型无功补偿器(SVC)的原理及特性。对某实际风电场应用SVC无功补偿优化结果的分析表明:它可提供动态的电压支撑,能够稳定风电场节点电压,降低风电功率波动对电网电压的影响,很好地改善系统的运行性能。     

基于分层原则的风电场无功控制策略

针对由具有动态无功调节能力的变速恒频风电机组（包括变速恒频双馈异步风电机组和直驱永磁同步风电机组）组成的风电场,提出了一种新的电压无功分层控制策略。该策略由风电场局部区域某节点电压与参考值的偏差得到整个风电场的无功功率需求,并按等功率因数算法分配给各台风电机组,作为其无功功率控制目标参考值。参考值的实时整定过程考虑了风电场无功功率输出约束和功率因数约束。算例表明,所提出的策略既可抑制由周边负荷变化引起的控制点母线电压波动,又可抵御由局部电网故障造成的控制点电压跌落,具有维持风电场接入局部区域电网电压稳定的作用。     

改善接入地区电压稳定性的风电场无功控制策略

针对大规模风电场接入电网带来的电压无功问题,提出一种改善接入地区电压稳定性的变速恒频风电场无功控制策略,在系统发生扰动时,以接入点为电压控制点,扰动前的稳态电压为控制目标,动态调节风电场输出无功功率,维持接入点电压水平。实际应用时,该策略利用系统部分雅可比矩阵推导风电场的电压无功灵敏度信息,并根据风电场的无功输出能力计算风电场无功调整量,同时通过设置控制死区和延时,避免了风电机组的频繁调控。仿真算例表明,采用所提策略能够充分发挥变速恒频电机风电场的快速无功调节能力,有效抑制风速扰动、负荷变化等因素引起的电压波动,维持接入地区电网的电压稳定性。     

考虑风电预测及电压分布的风电场无功设备协调控制优化研究

为解决风电场内多类型设备导致的风力发电间电压偏移和场站内无功分配协调控制研究不足的问题,本文在传统风电场AVC系统的基础上,提出考虑大型风电场内所有风电机组电压控制水平及动态无功储备的多目标控制方法,首先分别计算考虑风机机端电压均衡分布后的每个风电场的所有风力发电机组和无功补偿设备的总无功功率的可调节容量,其次根据超短期风功率预测,确定离散型无功设备的投切计划,使用最小二乘拟合法获得系统安全系数与所有无功补偿设备调节量之间的函数,然后基于最优潮流计算考虑电压偏差、无功调节量最小、动态无功储备满足故障后要求等多目标约束获取无功补偿设备的最佳设定值。最后,本文通过甘肃电网某实际风电场验证了该方法的有效性。     

兼顾接入地区无功需求的风电场无功控制策略

越来越多的风电并入电网后,对接入地区的电压影响也越来越大,为此,系统要求风电场能够对接入地区提供电压/无功支撑。文中提出了一种兼顾风电接入地区电压/无功需求的风电场无功控制方法。该方法以接入变电站低压侧电压作为控制电压,将风电场无功控制区分为正常控制区、异常控制区、紧急控制区和脱网控制区,并给出3种控制模式,即异常控制模式、紧急控制模式和故障控制模式。利用某一时段的控制电压平均值作为选择无功控制区的依据,并综合相邻2个时段的平均控制电压差值和接入变电站与风电场之间的通信情况选择无功控制模式。实际系统算例分析结果表明:所提出的方法能够合理调整风电场的输出无功功率,在很少的控制周期内将控制电压调整到合格范围,使一个测量周期内的平均电压合格,有效地为风电接入地区提供无功支持。     

风电场群的无功电压协调控制策略

现有风电场无功电压控制模式仅考虑单个风电场的无功平衡,无法兼顾大型风电基地的电压综合控制需求.文中提出了风电场群的无功电压协调控制思路,以风电场群的汇集站为电压中枢点,以各风电场升压变压器的高压侧电压为约束,协调各风电场的无功调节装置动作.协调控制策略以多目标的优化模型为基础,应用遗传算法求解.对典型风电场群汇入系统的仿真分析表明,协调控制策略在提高电网的安全性和经济性方面较传统的各风电场单独控制策略具有较大的优越性.     

电网故障下双馈感应式风力发电系统的无功功率控制策略

双馈感应式风力发电机已逐步成为风力发电的主流机型,通常情况下双馈感应式发电机组采用单位功率因数运行的无功功率控制策略。电网发生故障后会导致发电机端电压下降,此时传统的单位功率因数运行方式可能无法保持系统稳定运行,需要风力发电场向系统提供无功功率以帮助系统恢复稳定运行。文中以一座由双馈感应式风力发电机组成的9 MW风电场为例,在电网电压下降为正常水平15%的情况下,分别对保持单位功率因数运行和利用网侧变换器进行无 功补偿的控制策略进行了仿真分析,仿真结果表明,故障清除后通过双馈感应式风力发电机的网侧变换器对电网进行无功支撑可以明显增强系统恢复稳定运行的能力。     

永磁直驱型风电场的并网仿真研究

为了研究风电并网对接入点电网电压的影响,以永磁直驱风力发电机组为研究对象,在PSCAD/EMTDC仿真平台上建立基于实际运行数据的永磁直驱风电机组仿真模型,并进行风电场等值建模。利用BPA和PSCAD/EMTDC软件建立福建省某区域电网的等值模型,对大规模风电接入区域电网引起的电网电压稳态和暂态过程进行分析。得出结论:永磁直驱风电场能够对输出的功率和无功功率进行控制,当风电并网系统输电线路中的电阻不能忽略时,风电场出口电压会产生正偏差。最后提出在直驱型风电场集中的地区建立一个以功率和无功功率为调控量、以维持电压稳定为目标的风电汇集线路电网电压自动控制系统的建议。     

直驱式风电场功率协调控制策略

针对因风速扰动、负荷变化等引起的缓慢且幅度较大的电压波动,提出了一种基于直驱式风电场的功率协调控制策略。通过调节桨距角降低有功出力,从而增加风电场无功功率的调节能力,维持风电场出口电压水平,从而预防或避免由于电压偏差较大引起风电机组进入低电压穿越模式,造成其对电网更大的冲击。仿真结果表明,上述方法能够合理协调控制风电场的有功和无功出力,有效为风电场出口电压提供无功支持,从而维持接入点电压的稳定性。     

DFIG风电场与D-STATCOM无功协调控制研究

提出了一种利用配电网静止同步补偿器（D-STATCOM）和双馈异步风电场（DFIG）对风电并网点进行无功协调控制的策略。该控制策略考虑了DFIG风电场的无功功率极限,结合D-STATCOM快速补偿的特点,将并网点的无功需求在两者之间进行合理分配,满足并网点快速、准确的无功补偿要求。仿真结果表明,由DFIG风电场和D-STATCOM组成的联合无功控制系统可以根据该控制策略在风速波动以及电压跌落时实现无功补偿,校正功率因数,并能稳定并网点电压,保证系统的稳定性。     

基于学习自动机的智能变电站多目标无功优化

针对风电场的无功优化和电压稳定问题,结合其并网的智能变电站内的静止无功补偿器(SVC),提出了一种综合考虑SVC和双馈风电机组(DFIG)的无功电压协调控制策略。采用学习自动机求解多目标无功优化的最优权衡解,在满足风电场公共接入点的电压要求的同时,使得风电场无功源的无功裕度更大。最后,以华东某风电场进行算例分析,验证了所提无功电压协调控制策略的可行性和有效性。