风电场无功功率补偿_资料

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1、风电场无功功率补偿_资料[常用风电机组并网运行时的无功与电压分析](电网技术,2006)摘要：分析了以鼠笼感应电机作为发电机的定速风电机组和以双馈感应电机作为发电机的变速风电机组并网运行对系统潮流的影响，并对不同控制模式下使用双馈感应电机的变速风电机组的电压和无功控制特性进行了比较。仿真结果表明，恒电压控制的变速风电机组在维持风电场并网后的系统电压稳定方面具有较大的优势。0引言在风电场设计规划阶段计算含风电场的系统潮流并分析风电场接入对系统稳定性的影响非常重要。根据潮流计算结果可以确定系统的无功补偿和电压调整方案，这对风电场的可靠并网和稳定运行是必要的。作为风电场的基本组成单元，单

2、台风电机组的运行特性及其控制模式对整个风电场的稳态和动态行为都将产生重大影响。在风电场设计规划阶段选购风电机组时，既要考虑不同风电机组的运行特性及经济性，又要考虑机组选型对本地电网稳定运行的影响。目前最常用的风电机组包括以鼠笼感应电机作为发电机的定速风电机组、以双馈感应电机作为发电机的变速风电机组和装配永磁同步发电机的变速风电机组等[6-8]。定速风电机组与电网直接相连，当风电机组并入电网时需要并入补偿电容器以提高发电机的功率因数。一般情况下电容器是分组投切的，它所发出的无功功率仅与发电机的出口电压有关，因此定速风电机组不能对电压进行连续调整和动态控制。双馈变速风电机组通过变流器为

3、转子线圈提供励磁，从而实现了有功功率和无功功率的解耦控制。与鼠笼感应发电机相比，双馈变速风电机组很容易实现次同步转速发电并具有调节无功的能力。永磁同步变速风电机组的调速范围与双馈感应风电机组类似，发电机经过容量与本体相当的变流器接入电网，网侧变流器可以运行在没有无功交换的状态，理论上可用于控制无功功率和电网电压。以双馈感应电机为发电机的变速风电机组可以实现恒功率因数控制和恒电压控制，目前恒功率因数控制模式的机组应用较广泛，恒电压控制的双馈机组应用得较少。由于恒电压控制模式的变速风电机组能够控制机端电压，美国的大型风电场早在2003年就选用其作为主导机型。本文以某实际电网为例，应用电

4、力系统分析综合程序(powersystemanalysissoftwarepackage，PSASP)计算分析了使用鼠笼型感应发电机的定速风电机组和使用双馈感应发电机的变速风电机组对系统潮流的影响，通过仿真比较了不同风电机组以及同一机型在不同控制方式下，系统中某些节点电压以及风电场无功出力的变化情况。仿真结果表明，恒电压控制的变速风电机组并网后即使不进行无功补偿，当风速变化或系统运行方式变化时电网电压也可以控制在比较合理的范围内，因此相对于定速风电机组或恒功率因数控制的变速风电机组具有较大的优势。1算例系统本文以规划某地区风电场为例，对由不同类型风电机组组成的风电场的稳态运行特性进

5、行了计算分析。电网结构如图1所示，其中：1号风电场安装运行的是定速风电机组，总容量为30MW，经过长度为77km的66kV输电线路接入1号变电站；2号风电场安装运行的是变速风电机组，规划容量为200MW，经过长度为120.5km的220kV输电线路接入2号变电站。负荷功率因数cos?均取为0.95。图1用于稳态计算的电网结构在风电机组的稳态特性分析中，一般将其机端母线视为PQ节点[9-14]，但在具体模型中，应考虑不同风电机组的运行特性。对于定速风电机组来说，应考虑其在不同有功出力时功率因数的变化。表1列出了NM750/48风电机组的典型数据，其中补偿前后的功率因数是指机组自身补偿

6、电容器组前后的机组功率因数，且不包括升压变补偿电容的补偿效果。此外，本文将变速风电机组按照恒功率因数控制和恒电压控制2种模式考虑，分别计算不同类型风电机组的风电场出力变化时相关节点电压的变化以及风电场与系统之间的无功交换等。表1NM750/48恒速风电机组功率因数根据《电力系统电压和无功电力技术导则》第4.2.3款规定，把本地区220kV变电所66kV母线的电压偏差控制在系统额定电压的?3%~+7%；220kV母线的电压偏差控制值取为?3%~+7%。2风电机组接入系统后的无功和电压分析2.1定速风电机组定速风电机组在运行过程中需要吸收一定的无功功率，因此为保证其并网运行时不会对系统

7、潮流产生较大影响，同时也为保证风电机组自身的稳定运行，一般情况下需要在风电场升压变低压侧接入一定容量的电容器以补偿机组运行时的无功消耗。假定2号风电场停运，当1号风电场出力(P1)变化时，相关节点的电压变化如图2(a)所示。可见随着1号风电场出力的增加，其机端电压和1号变电站66kV侧的电压都呈现出先逐渐增大又逐渐减小的趋势。当1号风电场出力大于75%时，这2条母线的电压均低于1.0pu，而风电场满发时其电压更低，分别为0.93pu和0.87pu，超出了所要求的电压限