1、風力發(fā)電接入電網(wǎng)的風力發(fā)電接入電網(wǎng)的電壓及無功控制問題電壓及無功控制問題風電場的規(guī)模和單臺風力發(fā)電機的容量不斷增加，風風電場的規(guī)模和單臺風力發(fā)電機的容量不斷增加，風電場接入電網(wǎng)技術、風電場對電網(wǎng)運行的影響等問題電場接入電網(wǎng)技術、風電場對電網(wǎng)運行的影響等問題日益突出。風電場通常處于地區(qū)電網(wǎng)的邊緣，接入電日益突出。風電場通常處于地區(qū)電網(wǎng)的邊緣，接入電網(wǎng)的送電線路較長，又由于風電機組出力具有隨機性、網(wǎng)的送電線路較長，又由于風電機組出力具有隨機性、間歇性和不可控性，因此，風電場并網(wǎng)運行必然會影間歇性和不可控性，因此，風電場并網(wǎng)運行必然會影響到電網(wǎng)的電壓質量和電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性。響到電網(wǎng)的電壓質量和電網(wǎng)的

2、電壓穩(wěn)定性。風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題如何減少風電場大規(guī)模并網(wǎng)對電網(wǎng)的影響，保證電網(wǎng)如何減少風電場大規(guī)模并網(wǎng)對電網(wǎng)的影響，保證電網(wǎng)和風電場的安全運行，是接入系統(tǒng)設計時重點考慮的和風電場的安全運行，是接入系統(tǒng)設計時重點考慮的問題。問題。風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題風電機組無功電壓特性風電機組無功電壓特性風電場風速擾動（如陣風和漸變風）除引起風電功率的波動外，還將導致電網(wǎng)電壓的波動。波動的幅度與風電功率大小、風電場分布和變化特性、風電機組的型式、無功補償配置以及無功控制策略等有關。隨著風機有功出力的變化，無功

3、需求也在變化，當風機本身的無功補償不足以補償這些無功變化時，就需從電網(wǎng)吸收無功。風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題n實現(xiàn)變速恒頻運行滿足電網(wǎng)對電能質量的要求；實現(xiàn)變速恒頻運行滿足電網(wǎng)對電能質量的要求；n對有功功率對有功功率P和無功功率和無功功率Q 進行解耦控制，以實現(xiàn)進行解耦控制，以實現(xiàn)最大風能追蹤的目的。最大風能追蹤的目的。風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題 異步發(fā)電機在啟動及故障時吸收大量無功，異步發(fā)電機在啟動及故障時吸收大量無功， 運行時吸收無功功率建立激磁磁場。運行時吸收無功功率建立激磁磁場。輸出功率受風速影響

4、大，影響電壓穩(wěn)定輸出功率受風速影響大，影響電壓穩(wěn)定風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題風電場運行過程中需要相應的無功功率。在風電場中安裝并聯(lián)電容器組、SVC 等無功補償設備, 減少電網(wǎng)電源向風電場提供的無功功率, 進而減少無功功率在電網(wǎng)中的流動, 降低電網(wǎng)因輸送無功功率造成的電能損耗, 改善電網(wǎng)的運行條件。這種做法稱為風電場的無功補償。無功補償可以提高功率因數(shù),是一項投資少、收效快的節(jié)能降損措施。風電場的無功補償風電場的無功補償風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題風電場的無功補償分為兩個部分，即風機自身的無功補償和用于補償

5、變壓器及風電送出線路無功補償?shù)娘L電場內集中無功補償。風電場的無功補償裝置容量總和不小于風電裝機容量的3050。風電場內集中無功補償?shù)娜萘坎坏陀陲L電場無功補償裝置容量總和的4060，或經計算分析得出。風電場應有一定比例的以適應風力變化過程中的動態(tài)補償裝置。對風電場高壓送出通道的線路無功補償，應兼顧容性感性雙向補償和遠近規(guī)模結合的原則。并分別考慮線路最大和最小傳輸功率的情況。最大單組無功補償裝置投切引起所在母線電壓變化不宜超過電壓額定值的2.5。風電場的無功補償配置風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題風電場無功配置 a) 風電場的無功容量應按照分（電壓） 層和分

6、（電） 區(qū)基本平衡的原則進行配置和運行，并應具有一定的檢修備用。 b ） 對于直接接入公共電網(wǎng)的風電場，其配置的容性無功容量除能夠補償并網(wǎng)點以下風電場匯集系統(tǒng)及主變壓器的感性無功損耗外，還要能夠補償風電場滿發(fā)時送出線路一半的感性無功損耗；其配置的感性無功容量能夠補償風電場送出線路一半的充電無功功率。 c ） 對于通過 220kV （或 330kV ） 風電匯集系統(tǒng)升壓至 500kV （或 750kV ）電壓等級接入公共電網(wǎng)的風電場群， 其風電場配置的容性無功容量除能夠補償并網(wǎng)點以下風電場匯集系統(tǒng)及主變壓器的感性無功損耗外， 還要能夠補償風電場滿發(fā)時送出線路的全部感性無功損耗； 其風電場配置的感

7、性無功容量能夠補償風電場送出線路的全部充電無功功率。 d ） 風電場無功容量配置的要求與電網(wǎng)結構、 送出線路長度及風電場總裝機容量有密切關系，風電場需配置的無功容量范圍推薦結合每個風電場實際接入情況通過風電場接入電網(wǎng)專題研究來確定。 1.系統(tǒng)電壓必須大于某一最低數(shù)值，以保證電力系統(tǒng)靜態(tài)和暫態(tài)的運行穩(wěn)定性，以及變壓器帶負荷調壓分接頭的運行范圍; 2. 正常情況下，電網(wǎng)必須具有規(guī)定的無功功率儲備，以保證事故后的系統(tǒng)電壓不低于規(guī)定的數(shù)值，防止出現(xiàn)電壓崩潰事故和同步穩(wěn)定破壞; 3.保證系統(tǒng)電壓低于規(guī)定的最大數(shù)值，以適應電力設備的絕緣水平和避免變壓器過飽和，并向用戶提供合理的最高水平電壓。風力發(fā)電接入電

8、網(wǎng)中的電壓無功控制問題風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題 需要對系統(tǒng)電壓和無功實現(xiàn)如下控制：風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題風電場電壓無功電壓的控制原則 風電場無功補償裝置宜采用自動控制方式。 在風電機組發(fā)電時，風電場升壓變電站高壓側不應從系統(tǒng)吸收無功功率。 風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題風電場的電壓控制風電場的電壓控制當風電場并網(wǎng)點的電壓偏差在-10+10之間時，風電場應能正常運行。 風電場變電站高壓側母線電壓正、負偏差的絕對值之和不超過額定電壓的10，一般應控制在額定電壓的-37。風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無

9、功控制問題風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題a） 風電場應配置無功電壓控制系統(tǒng)； 根據(jù)電網(wǎng)調度部門指令， 風電場通過其無功電壓控制系統(tǒng)自動調節(jié)整個風電場發(fā)出（或吸收） 的無功功率， 實現(xiàn)對并網(wǎng)點電壓的控制， 其調節(jié)速度和控制精度應能滿足電網(wǎng)電壓調節(jié)的要求。 b） 當公共電網(wǎng)電壓處于正常范圍內時，風電場應當能夠控制風電場并網(wǎng)點電壓在額定電壓的 97 107 范圍內。 c） 風電場變電站的主變壓器應采用有載調壓變壓器。 風電場具有通過調整變電站主變壓器分接頭控制場內電壓的能力。 風電場電壓控制 風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題風電場低電壓穿越 風力發(fā)電接入

10、電網(wǎng)中的電壓無功控制問題風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題a ） 風電場內的風電機組具有在并網(wǎng)點電壓跌至 20 額定電壓時能夠保證不脫網(wǎng)連續(xù)運行 625ms 的 能力； b ） 風電場并網(wǎng)點電壓在發(fā)生跌落后 2s 內能夠恢復到額定電壓的 90 時， 風電場內的風電機組能夠保證不脫網(wǎng)連續(xù)運行。 風電場低電壓穿越 風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題隨著風電機組單機容量的不斷增大和風電場規(guī)模的不斷擴大，風電機組與電網(wǎng)間的相互影響已日趨嚴重。一旦電網(wǎng)發(fā)生故障迫使大面積風電機組因自身保護而脫網(wǎng)的話，將嚴重影響電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。發(fā)電機組在電網(wǎng)故障出現(xiàn)電壓跌落的情

11、況下不脫網(wǎng)運行（fault ride-through），并在故障切除后能盡快幫助電力系統(tǒng)恢復穩(wěn)定運行，也就是說，要求風電機組具有一定低電壓穿越(low voltage ride-through)能力。風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題風力發(fā)電場無功補償裝置選擇方案風力發(fā)電場無功補償裝置選擇方案無功補償技術的發(fā)展經歷了從同步調相機開關投切固定電容 靜止無功補償（SVC）無功發(fā)生器（STATCOM）的過程。同步調相機：同步調相機： 響應速度慢，噪音大，損耗大，技術陳舊；開關投切電容器開關投切電容器(TSC)：連續(xù)可控能力差；靜止無功發(fā)生器（靜止無功發(fā)生器（SV

12、G）(STATCOM)：先導性示范工程階段。靜止無功補償器靜止無功補償器(SVC)：先進實用技術，得到了廣泛應用；風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題SVC技術又分為： 磁控式可調電抗器（磁控式可調電抗器（MCR） 晶閘管相控電抗器型（晶閘管相控電抗器型（TCR） 自飽和電抗器型（SSR） 晶閘管投切電容器型（TSC） 高阻抗變壓器型（TCT） 勵磁控制的電抗器型（AR） 風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題電容器諧振電抗器TCR風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題MCR裝置ZJ-TBB

13、3510000CKSF-12000/38.5ZJ-TBB3510000ZJ-TBB3510000ZJ-TBB353000風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題增大無功補償裝置總的補償容量，實現(xiàn)感性無功功率最大補償容量和容性無功功率最大補償容量范圍內連續(xù)可調；利用快速無功功率補償，有效穩(wěn)定系統(tǒng)電壓，提高電網(wǎng)電壓合格率；在系統(tǒng)出現(xiàn)故障或擾動情況下，實現(xiàn)快速電壓支撐，提高系統(tǒng)安全性；有效提高風電場運行過程中的低電壓穿越特性；對不平衡及諧波引起的電能質量問題進行改善和提高；實現(xiàn)無功功率的動態(tài)補償，有效解決欠補償或過補償?shù)膯栴}；增加MSVC型動態(tài)無功補償裝置后，可以達到

14、以下目的：風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題磁控電抗器采用直流助磁原理，利用附加直流，勵磁磁化鐵心，改變鐵心磁導率，實現(xiàn)電抗值的連續(xù)可調，其內部為全靜態(tài)結構，無運動部件，工作可靠性高。磁控電抗器基本工作原理：磁控電抗器基本工作原理：風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題 風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題n型 號：BKSF-12000/38.5n容 量：12000kvarn額定電壓：38.5kVn額定電流：180An額定頻率：50Hzn調節(jié)容量范圍：2%100%n無功調節(jié)時間：300m

15、sn無功調節(jié)精度：1%n損耗：2n外絕緣爬電比距：31.5mm/kVn諧波水平：5次小于0.5%,7次小于0.4%n過載能力：150%n噪聲：小于78dBn冷卻方式：油浸風冷(ONAF)n變壓器油：#45油n連接方式：三角形接線n安裝地點：戶外n使用年限：25年以上風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題無功調節(jié)方式比較比較項目比較項目MCR型型SVC（第二代）（第二代）TCR型型SVC（第二代）（第二代）開關投切開關投切（第一代）（第一代）TSC（第一代）（第一代）投資投資小大小大運行方式運行方式無級調節(jié)（連續(xù)）無級調節(jié)（連續(xù)）分級投切（離散）分級投切（離散）

16、可靠性可靠性免維護，使用壽命25年維護量大維護量大維護量大諧波水平諧波水平5次：1%,7次：0.5%5次:6.5%,7次:3.7%無小投切涌流投切涌流無無7倍以上07倍有功損耗有功損耗平均0.2%-0.5%平均1%-3%很小小占地面積占地面積為TCR的1/10很大，難布置大大調節(jié)時間調節(jié)時間200300 ms40 ms0.8 S40 ms過載能力過載能力150%無無無電磁污染電磁污染無輻射大量磁場，對人體有危害無無風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題n結構簡單，投資省。結構簡單，投資省。磁控電抗器結構簡單，鐵心采用磁密對稱分裂結構，繞組采用并聯(lián)；對稱結構磁控

17、電抗器不需要外接電源，完全由電抗器的內部繞組來實現(xiàn)自動控制。磁控電抗器占地面積小，是 TCR的1/10， 基礎投資大大壓縮；相同容量的裝置造價，MCR遠小于TCR。磁控電抗器安裝、維護簡單，維護水平和變壓器相當，維護成本低。 n損耗低，噪音、諧波、電磁污染小。損耗低，噪音、諧波、電磁污染小。大部分漏磁通在鐵心內得到有效屏蔽，線圈和油箱中的漏磁通小，相應的附加損耗小，噪音低，自身有功損耗只占容量的0.51，是磁閥式可控電抗器或SVC中相控電抗器（TCR）的30以下，不存在TCR中空心電抗器的漏磁污染。本體基本不產生諧波，控制回路產生少量諧波，由于采用接線，不向系統(tǒng)輸出。風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題風力發(fā)電接入電網(wǎng)中的電壓無功控制問題n可靠性高，壽命長?？煽啃愿撸瑝勖L。內部為全靜態(tài)結構，無運動旋轉部件；采用低電壓可控硅控制，正常運行時無需承受高電壓、大電流、采用自然冷卻即可，可靠性高；使用的材料及生產工藝和電力變壓器基本相同，生產工藝成熟，工作可靠性高；磁控電抗器無輸出時，僅相當于一臺空載變壓器在運行，不影響系統(tǒng)的其他裝置的運行?？啥虝r過載150%，遠高于TCR式的SVC。n易于實現(xiàn)高電壓運行。易于實現(xiàn)高電壓運行。MCR利用低壓