- 頭條學術特稿：風電場自動電壓控制中風機和靜止無功補償無功分配研究2022-08-10 作者：朱建華、何卓林 | 來源：《電氣技術》 | 點擊率：導語風電是目前和未來都極為重要的新能源形式，然而目前國內風電場關于無功合理分配制約了風電場的無功輸出潛力。為此，潤電能源科學技術有限公司電氣技術部的研究人員朱建華、何卓林在2022年第4期《電氣技術》上撰文，以實現風電場無功優化分配和提升穩定性為核心目標，提出了一種適用于指導風電場現場無功合理分配的策略。
團隊介紹
潤電電氣實驗室隸屬于潤電能源科學技術有限公司電氣技術部，致力于火電和新能源的研究。專注于風電場和光伏電能質量、無功和有功控制、火電廠高電壓技術等的理論研究和工程應用。近年來，在電氣設備性能檢測與診斷、仿真分析、用電節能等領域的試驗研究方面技術實力突出。獲省部級成果5項，發明專利10余項。
朱建華
朱建華，高級工程師，研究方向為新能源穩定性分析。
何卓林
何卓林，碩士，助理工程師，研究方向為新能源涉網試驗。
研究背景
隨著風電占比日益提升，其對電網電壓穩定的影響日益不可忽視。國內風電占比較高的省份風電裝機占比已超過30%，風電出力的不穩定性對電網的無功和電壓控制提出了更大的要求，如何能在風電占比較高水平提升電壓控制的穩定性成為迫切的研究課題。
此外，考慮到風場實際配置SVG和風機兩種不同的無功源的現狀，SVG響應速度快，風機無功響應較慢，且波動性較大，通過合理的無功分配策略，充分發揮兩種無功源元件各自的優點，能夠使系統兼顧調度要求、經濟調無功等多種功能。
論文所解決的問題及意義
受風速的隨機性波動影響，風電場的電壓是實時波動的，風場的自動電壓控制系統會需要實時跟蹤電壓波動。并且，風電場的電壓跟蹤速度較慢，傳輸鏈條長，控制的對象多，電壓響應過快，會增加自動電壓控制的響應負擔；響應速度慢，會達不到控制的效果。
此外，SVG和風機出力特征有著明顯差異。SVG無功出力作用在主變低壓側，對系統電壓影響較為明顯。而風機的無功作用在機端，需要經過匯集線傳輸，影響風電場的線損；故如何設計和分配風場的無功設置，對提升風場的穩定性和節能效果至關重要。
論文方法及創新點
為解決傳統無功分配策略下無法準確評價對風場穩定性影響的問題，本文提出了一種風場無功分配的穩定性分析方法。此外，考慮到SVG和風機無功響應的差異性，提出一種考慮無功分配策略的風電場穩定分析方法。
圖1 風電場自動電壓控制模型
本文所提出的分析方法在考慮風場運行工況變化的情況下，建立包含SVG和風機的小干擾模型，根據控制策略的變化分析風場的小干擾模型特征變化情況，并比較了不同控制策略的特征值變化趨勢，利用窮舉法，計算了主要工況下的特值變化趨勢。
圖2 含風機和靜止無功發生器的小干擾模型
結論
本文研究了風電場自動電壓控制模式下無功分配的問題，風場的三種無功分配模式，靜止無功補償器優先穩定最好，對半策略次之，風機優先最差。實際運行時可以考慮優靜止無功發生器優先的控制模式。
引用本文
朱建華, 何卓林, 閆偉軍, 姜繼琛, 楊海峰. 風電場自動電壓控制中風機和靜止無功發生器的無功分配研究[J]. 電氣技術, 2022, 23(4): 31-36. ZHU Jianhua, HE Zhuolin, YAN Weijun, JIANG Jichen, YANG Haifeng. Research on reactive power distribution of wind turbine and static var generator in automatic voltage control of wind farm. Electrical Engineering, 2022, 23(4): 31-36.
