statcom 技术在风电场中的应用

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1、STATCOM技术在风电场中的应用张佳丽1，周立专2，谭丹3（广东明阳龙源电力电子有限公司广东中山528400）摘要未来的能源结构将依赖于可再生能源的组合，如水电，风能，太阳能和潮汐能。这意味着电网必须加以调整，以便于处理这些新能源发出的电，并尽可能地以最佳的方式使用它们。在配电侧，可再生能源发电机组必须进行改进，以使它输入电网的电力与传统发电机发出的电力一样稳定。为了保持高效的输电和配电，需要控制系统中无功功率的平衡。无功供应不足会导致高的电网损耗、设备过负荷、无法接受的电压等级、电压不稳定甚至供电中

2、断。ABB公司提供了一系列全面的无功补偿产品和专门的解决方案，以应对这些挑战。解决方案之一就是PCS6000STATCOM，该产品被证明对英国风力发电场来说是一个可靠、强大而高效的补充。关键词STATCOM；无功补偿；风电场中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：0引言风电作为一种新型无污染的可再生能源，具有较成熟的技术、优越的经济性和巨大的市场潜力。然而，随着风电场的装机容量越来越大，它已不再是小规模的、单一的分布式发电机组。它对所连接网络的影响越来越大，不能再被忽视。因此电力运营商制订了详细的电

3、网技术规范，对风电场并网做出了严格的规定。该规范包括动态无功补偿，连续的电压控制和故障穿越能力等方面的要求。目前常用风力发电机的设计不能满足电网技术规范要求。使用这些风机的风电场如要并网，则需要安装额外的设备，如STATCOM、SVC等。STATCOM与SVC相比具有更优越的运行特性，更灵活的适用范围，欠压条件下无功调节能力更强的优点，同时谐波含量和占地面积都大大减小。目前ABB公司已设计数个STATCOM装置并成功应用于风电场。1STATCOM的解决方案1.1STATCOM原理STATCOM的基本原理

4、是一个通过电感连接到电网上的电压源型换流器（VSC），无功功率可以通过调节VSC的电压幅值来改变。目前，实际应用的大容量STATCOM基本上都采用电压源型换流器(voltagesourceconverter，VSC)，下面以基于VSC的STATCOM来说明其工作原理。STATCOM的主电路包括作为储能元件的电容和基于电力电子器件的VSC，变换器通过连接电抗（或变压器）接入系统。理想情况下（忽略线路阻抗和STATCOM的损耗），可以将STATCOM的输出等效成“可控”电压源UI*，系统视为理想电压源US*

5、，两者相位一致，当UI>US时，从系统流向STATCOM的电流相位超前系统电压90°，STATCOM工作于“容性”区，输出感性无功：反之，当UI

6、器包括自换向的换流器和一个直流环节。ABB公司设计的STATCOM是PCS6000系列产品的一员，这一系列产品的应用范围很广。它和广泛使用的ACS6000中压设备一样都使用了最先进的电源技术。这些电力电子模块的标准化在成本和质量上提供了很大的优势。随着ACS和PCS6000在全球范围的销售，这种换流器组被证明有很好的业绩和较高的可靠性。这种换流器组的基础是三级的IGCT模块。IGCT（集成门极换流晶闸管）是功率经济范围内的最先进的半导体器件。使用中高压电力电子设备是最符合成本效益的。因此，基于IGCTs

7、电力电子模块可用于模块化的电压源转换器。2STATCOM的功能2.1无功功率及电压控制与电力频率不同，联络线上每一点的频率必须相同，电压是一个局部参数，它的变化取决于其在电网中的位置及网络中流动的负荷。在负载为纯电阻性的电路中，电压与电流波形同相位且传输的有功功率为最大值。然而，电网的感性性质意味着电流的流动是变化的，这样电压和电流波形不同相位。在直流电源供电电路，阻抗就等于电路的总电阻。在交流供电电路中，然而，电路中的电力装置，如电感（发电机，变压器），电容，甚至是传输电缆本身，构成了阻抗。电感和电容

8、产生或消耗无功功率，从而产生电流。为了减少这种无功功率的影响，在电网中应该小心安装阻抗匹配的装置以使有功的传输最大化。在需要大量无功功率的领域，例如，电网中装有许多异步电动机的地方，局部电压减小并且需要引入很多的电容器来匹配电机的阻抗并维持额定电压等级。保持额定电压水平是很重要的，因为大多数电气元件只能耐受小的电压偏差。如果电压过低或过高，电网将变得不稳定，元件会发生故障或损坏。除了影响的电压以外，无功功率流动也会增加输电线路及变压器的负荷