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。     

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。     

风电场动静态无功补偿协调控制策略

现有从单个时间断面、单一类型的无功补偿手段出发的风电场电压控制策略难以适应风电多时间尺度上的波动。风电场有丰富的无功源,综合协调多种动、静态无功补偿设备的调节特性是保证控制策略始终具有较好效果的关键。文章引入预测,建立风电场"计划+在线+紧急"多层动静态电压协调控制模型,利用大容量静态调节设备对风电场的无功电压进行大幅调节;利用动态调节设备补偿小幅波动,并在暂态过程中提供电压支撑。通过对不同时间尺度的风电场进行经济性与安全性的优化,实现各类无功补偿的协调控制。仿真结果验证了上述控制策略的有效性与优越性。     

考虑机组运行状态的海上风电场无功协调控制

针对由具有无功调节能力的双馈风机DFIG(doubly-fed induction generator)组成的海上风电场,结合海上风电场特点和无功补偿配置情况,在考虑风电场内机组crowbar动作情况、机端电压和因尾流效应导致的风速差异对双馈风机动态无功极限影响的基础上,提出在电网电压跌落期间通过调节转子电流,充分利用场内双馈风机的无功协调控制能力进行最大无功支撑实现低电压穿越;在电网电压恢复阶段,控制场内双馈风机快速输出感性无功抑制电网电压骤升,提高了低穿恢复阶段的过电压抑制能力。基于DIgSILENT/PowerFactory仿真平台,搭建风电场协调控制模型验证所提控制策略的效果。仿真结果表明,所提控制策略在电压低跌落状态下可以充分发挥风电机组的无功出力能力,协助电网电压快速恢复,有效提高故障电网的暂态电压水平。     

风电场动态无功补偿装置的协调控制

当前酒泉200MW风电场存在三台以上的SVC设备同时运行在同一个330kV升压站的情况,为了合理分配每台设备的无功出力,必须进行多台SVC设备的协调控制研究。以330kV干河口东升压站为例,通过对无功补偿电压控制原理、总控电压模式控制策略及无功分配原则的研究,形成了完整的协调控制系统。并且在330kV干河口东升压站无功电压运行中取得了良好的调节效果。     

考虑机组同调性的风电场无功协调控制

针对具有无功调节能力的双馈感应发电机(double-fed induction generator,DFIG)组成的风电场,提出了一种基于同调分群的无功协调控制策略.该策略充分考虑风电场内风电机组的差异性与同调性,在对风电场进行同调机群划分后,对不同特性的机群分别采用不同的无功控制策略,并采用一种风电场稳定系数指标来综合评价电网电压稳定和无功裕度.仿真算例结果表明,所提出的协调控制策略能有效支持电网电压,还具有相对较大的无功裕度来满足电网无功需求.     

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.     

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.     

基于STATCOM-BESS的风电场功率协调控制策略研究

为有效地提高风电场并网运行能力,改善传统静止无功发生器只能补偿无功功率而且会消耗一定有功功率的不足,将静止无功发生器与蓄电池储能系统相结合作为整体补偿装置用于风电并网系统进行研究,并提出一种功率协调控制策略对有功无功功率进行协调控制。首先介绍了STATCOM-BESS工作原理并建立整体数学模型,采用旋转坐标系解耦控制方法实现了电流解耦。然后在Matlab/Simulink中搭建风力发电系统仿真模型进行仿真,仿真结果表明装置具有快速功率调节能力,在风速渐变、电网扰动和频率波动情况下对风电场都具有较好的动态支撑能力,因此验证了理论分析的正确性和所提出的控制方法的有效性。     

双馈风电场无功电压协调控制策略

针对大型风电场并网运行的电压稳定问题,研究了双馈风电场内多无功源在时间尺度上的动态响应配合和空间粒度上的物理分布特性,提出了一种综合考虑升压站集中动态无功补偿设备和双馈风电机组的无功电压协调控制策略。该策略以在线实时监控数据为基础,采用基于过滤集合的原对偶内点法求解风电场无功电压多目标优化控制模型,能够在满足公共接入点电压控制指令的同时,使得集中动态补偿设备无功裕度更大,馈线上各风电机组的机端电压裕度更均衡。对中国北方某风电场的仿真计算验证了所提控制策略的有效性。     

双馈风电场新型功率协调控制策略研究

针对逐步增加风电并网规模所带来的的并网点电压波动问题,提出一种利用双馈风力发电机组(DFIG)自身无功调节能力的新型功率协调控制策略,即根据DFIG与静止同步补偿器(STATCOM)响应时间的不同,利用互补式经验模态分解算法(CEEMD)对风电场并网点所需的无功功率调节量分频、重构为两个频段,分别作为DFIG与STAT...     

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。     

考虑风功率分布规律的风电场无功补偿容量优化决策

双馈型风电机组的无功调节范围随其有功功率输出变化而存在波动性,极端条件下,又有其不可调节性,由此必然降低其对自身电压水平支撑的持续性。为此,在依据功率估算数据对风电场输出功率分布特性进行统计分析的基础上,提出考虑风功率分布特性的风电场无功补偿容量优化决策方法。该方法在充分计及双馈感应发电机无功调节能力与风功率分布特性的前提下,以无功补偿的投资成本与运行成本最小化为目标,构建无功补偿容量优化计算模型。该研究可使双馈型风电场的无功补偿决策更具针对性,并以最小代价实现该类风电场连续、无缝的无功电压调节。应用改进粒子群优化算法对所构建算例系统进行求解,分析结果表明了该研究的有效性。     

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。     

故障条件下的风电场无功协调控制策略

电网故障时风电系统的Crowbar装置能够帮助风电机组实现低电压穿越,然而Crowbar的投入使得双馈风电机组要从电网吸收无功功率,延缓电网电压重建的过程。因此,需要在故障时对风电场进行无功补偿。针对这个问题,提出一种新型无功协调控制策略,在电网电压跌落后,根据并网点电压水平以及Crowbar的动作情况,整定风电场的无功调节需求,通过两层无功分配策略,协调双馈风机和STATCOM对电网进行无功补偿,用以支撑风电场并网点电压。采用这种控制策略,不仅可以提高风电机组的低压穿越能力,也减少了无功补偿装置的投入容量,仿真分析验证了所提策略的可行性和有效性。     

海上风电场经交流电缆送出系统的无功配置与协调控制策略

海上风电具有广阔的发展前景。目前海上风电场普遍采用交流电缆送出方式,因电缆充电无功大,存在注入系统无功多、导致部分母线电压超标等问题。首先分析了海上风电机组的无功功率极限,计算了海上风电经电缆送出系统的无功/电压数值关系;从降低海上风电工程建设造价和充分发挥风电场参与系统无功控制能力的角度设计了综合利用风电机组无功输出能力和电网侧高抗的配置方案,在此基础上提出了海上风电场无功协调控制策略;采用中国江苏省实际电网结构,设计了海上风电场接入系统算例,基于实际风速数据进行了风电场满载、半载及轻载运行工况下的动态仿真验证,结果表明了所提配置方案和控制策略的可行性和正确性。     

用于无功补偿的海上风电场等值模型

基于单台风机动态模型组成的整风场传统动态模型是一个高阶模型,难以进行功率传输数据的处理和无功补偿容量的计算,为此提出了一种新型的适用于无功补偿的海上风电场等值建模方案。根据国家标准GB/T 19963—2011《风电场接入电力系统技术规定》的要求,结合海上风电系统的运行特点,将风电机组等效为电流可控的恒压功率源,考虑变压器的无功损耗是关于视在功率的线性系统对多机系统中变压器做叠加等值,根据实际风电场与等效风电场的功率传输特性相同的原则将集电系统等值为单条支路,建立适用于无功补偿方案设计的海上风电场的等值模型,并对一个具体的海上风电场进行PSCAD仿真分析,结果表明所建立的海上风电场等值模型是可行的,与传统海上风电场动态模型相比,该等值建模方案简单实用,适用于海上风电场无功补偿。     

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。     

提高海缆输送容量的无功补偿策略

随着海上风电规模的不断扩大,需要输送至陆上的电能也迅速增加。受成本以及海上通道的影响,不能大规模铺设海缆,通过无功补偿提升海缆输电容量便成了重要途径。本文分析了海缆近风电场侧的无功功率对最大传输容量的影响,当海缆中间点无功最小、电压最高,无功功率在海缆线路终端之间平均分配时,最有利于提升传输容量。在此基础上,本文提出了海缆近风电场侧所需最佳并联电抗器容量的简化计算方法,当调整风电场侧功率因数为一个合理的较小负值时,有助于消耗部分海缆充电功率,减少无功补偿投资成本。