團(tuán)隊(duì)介紹

潤(rùn)電電氣實(shí)驗(yàn)室隸屬于潤(rùn)電能源科學(xué)技術(shù)有限公司電氣技術(shù)部，致力于火電和新能源的研究。專注于風(fēng)電場(chǎng)和光伏電能質(zhì)量、無功和有功控制、火電廠高電壓技術(shù)等的理論研究和工程應(yīng)用。近年來，在電氣設(shè)備性能檢測(cè)與診斷、仿真分析、用電節(jié)能等領(lǐng)域的試驗(yàn)研究方面技術(shù)實(shí)力突出。獲省部級(jí)成果5項(xiàng)，發(fā)明專利10余項(xiàng)。

朱建華

朱建華，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)樾履茉捶€(wěn)定性分析。

何卓林

何卓林，碩士，助理工程師，研究方向?yàn)樾履茉瓷婢W(wǎng)試驗(yàn)。

研究背景

隨著風(fēng)電占比日益提升，其對(duì)電網(wǎng)電壓穩(wěn)定的影響日益不可忽視。國(guó)內(nèi)風(fēng)電占比較高的省份風(fēng)電裝機(jī)占比已超過30%，風(fēng)電出力的不穩(wěn)定性對(duì)電網(wǎng)的無功和電壓控制提出了更大的要求，如何能在風(fēng)電占比較高水平提升電壓控制的穩(wěn)定性成為迫切的研究課題。

此外，考慮到風(fēng)場(chǎng)實(shí)際配置SVG和風(fēng)機(jī)兩種不同的無功源的現(xiàn)狀，SVG響應(yīng)速度快，風(fēng)機(jī)無功響應(yīng)較慢，且波動(dòng)性較大，通過合理的無功分配策略，充分發(fā)揮兩種無功源元件各自的優(yōu)點(diǎn)，能夠使系統(tǒng)兼顧調(diào)度要求、經(jīng)濟(jì)調(diào)無功等多種功能。

論文所解決的問題及意義

受風(fēng)速的隨機(jī)性波動(dòng)影響，風(fēng)電場(chǎng)的電壓是實(shí)時(shí)波動(dòng)的，風(fēng)場(chǎng)的自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)會(huì)需要實(shí)時(shí)跟蹤電壓波動(dòng)。并且，風(fēng)電場(chǎng)的電壓跟蹤速度較慢，傳輸鏈條長(zhǎng)，控制的對(duì)象多，電壓響應(yīng)過快，會(huì)增加自動(dòng)電壓控制的響應(yīng)負(fù)擔(dān)；響應(yīng)速度慢，會(huì)達(dá)不到控制的效果。

此外，SVG和風(fēng)機(jī)出力特征有著明顯差異。SVG無功出力作用在主變低壓側(cè)，對(duì)系統(tǒng)電壓影響較為明顯。而風(fēng)機(jī)的無功作用在機(jī)端，需要經(jīng)過匯集線傳輸，影響風(fēng)電場(chǎng)的線損；故如何設(shè)計(jì)和分配風(fēng)場(chǎng)的無功設(shè)置，對(duì)提升風(fēng)場(chǎng)的穩(wěn)定性和節(jié)能效果至關(guān)重要。

論文方法及創(chuàng)新點(diǎn)

為解決傳統(tǒng)無功分配策略下無法準(zhǔn)確評(píng)價(jià)對(duì)風(fēng)場(chǎng)穩(wěn)定性影響的問題，本文提出了一種風(fēng)場(chǎng)無功分配的穩(wěn)定性分析方法。此外，考慮到SVG和風(fēng)機(jī)無功響應(yīng)的差異性，提出一種考慮無功分配策略的風(fēng)電場(chǎng)穩(wěn)定分析方法。

圖1 風(fēng)電場(chǎng)自動(dòng)電壓控制模型

本文所提出的分析方法在考慮風(fēng)場(chǎng)運(yùn)行工況變化的情況下，建立包含SVG和風(fēng)機(jī)的小干擾模型，根據(jù)控制策略的變化分析風(fēng)場(chǎng)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(shì)，利用窮舉法，計(jì)算了主要工況下的特值變化趨勢(shì)。

圖2 含風(fēng)機(jī)和靜止無功發(fā)生器的小干擾模型

結(jié)論

本文研究了風(fēng)電場(chǎng)自動(dòng)電壓控制模式下無功分配的問題，風(fēng)場(chǎng)的三種無功分配模式，靜止無功補(bǔ)償器優(yōu)先穩(wěn)定最好，對(duì)半策略次之，風(fēng)機(jī)優(yōu)先最差。實(shí)際運(yùn)行時(shí)可以考慮優(yōu)靜止無功發(fā)生器優(yōu)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(fēng)電場(chǎng)自動(dòng)電壓控制中風(fēng)機(jī)和靜止無功發(fā)生器的無功分配研究[J]. 電氣技術(shù), 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.