双馈风电场无功电压协调控制策略_杨硕.pdf

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1、第３７卷第１２期Ｖｏｌ．３７Ｎｏ．１２２０１３年６月２５日Ｊｕｎｅ２５，２０１３ＤＯＩ：１０．７５００／ＡＥＰＳ２０１２１１１３６双馈风电场无功电压协调控制策略杨硕，王伟胜，刘纯，黄越辉，许晓艳（中国电力科学研究院，北京市１００１９２）摘要：针对大型风电场并网运行的电压稳定问题，研究了双馈风电场内多无功源在时间尺度上的动态响应配合和空间粒度上的物理分布特性，提出了一种综合考虑升压站集中动态无功补偿设备和双馈风电机组的无功电压协调控制策略。该策略以在线实时监控数据为基础，采用基于过滤集合的原对偶内点法求解风电场无功电压多目标优化控制模型

2、，能够在满足公共接入点电压控制指令的同时，使得集中动态补偿设备无功裕度更大，馈线上各风电机组的机端电压裕度更均衡。对中国北方某风电场的仿真计算验证了所提控制策略的有效性。关键词：双馈感应发电机；风电场；无功电压控制；多目标优化；内点法０引言馈风电场电压控制策略，以实现双馈风电机群与升压站集中补偿设备的协调配合。文献［８］提出了综随着风电穿透功率的增加，风速的随机变化和合考虑双馈风电场内ＳＶＣ、双馈机群以及ＤＦＩＧ内系统运行方式的改变等扰动会引起风电接入地区局部变频器的三层无功分配方法。文献［９］利用部电网的电压波动，影响电力系统的安全

3、稳定运ＳＴＡＴＣＯＭ抑制双馈风电场的无功输出波动，研究［１－２］行。中国和世界许多国家的电网运营商都制定了稳态运行状态下ＳＴＡＴＣＯＭ与ＤＦＩＧ间的两级［３－５］了风电并网技术导则，要求风电场在正常运行条无功分配方法。文献［１０］采用遗传算法求解多目标件下能够调节公共接入点（ｐｏｉｎｔｏｆｃｏｍｍｏｎ优化模型的方式，研究了ＤＦＩＧ电压控制与电容器ｃｏｕｐｌｉｎｇ，ＰＣＣ）的无功功率和电压，平抑风速变化带组投切相结合的双馈风电场电压控制策略。来的电压波动，保证电网接入点的电压稳定。上述研究的思路是将风电机群看做一台等值风考虑到双馈感应发

4、电机（ｄｏｕｂｌｙ－ｆｅｄｉｎｄｕｃｔｉｏｎ电机组，着重研究等值风电机组和集中补偿设备之ｇｅｎｅｒａｔｏｒ，ＤＦＩＧ）的无功输出受变流器容量限制，通间的无功配合，风电机群内部各台风电机组的无功常在升压站装设动态无功补偿设备，例如静止无功输出参考值按等功率因数或等偏移量的原则来确补偿器（ｓｔａｔｉｃｖａｒｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ，ＳＶＣ）和静止同步定。实际上，与传统发电厂不同，大型风电场由许多补偿器（ｓｔａｔｉｃｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ，容量较小的机组组成，并且这些机组在空间上具有ＳＴＡＴＣＯＭ）等，以增强双馈风电场的

5、无功电压调一定的分散性。一方面，风电机组发出的无功功率节能力。因此，双馈风电场的无功电压控制主要是经较长集电线路和多重变压器送出，会增大风电场研究如何通过控制风电场内的多种电压调控设备，内的功率损耗；另一方面，场内馈线线型和风电机组使风电场能够平抑风速变化带来的电压波动，并作间距会影响场内电压分布，位于馈线末端的风电机为有效可控无功源参与风电接入地区的无功电压组可能由于发出无功功率较大导致机端电压过高，控制。降低机组的运行可靠性。因此，大型风电场的无功诸多学者就该领域展开了广泛深入的研究。文电压控制不仅需要从时间尺度上研究无功源的动态

6、献［６］利用包括ＤＦＩＧ在内的变速恒频风电机群的响应配合，还需要从空间粒度上考虑无功源的物理无功调节能力对风电场进行分层无功控制。文分布影响。献［７］采用近似线性化方法推导出基于分区图的双本文考虑了分散的风电机组与ＰＣＣ之间的物理紧密程度，通过建立双馈风电场无功电压多目标收稿日期：２０１２－１１－１５；修回日期：２０１３－０３－２８。优化控制模型，并采用基于过滤集合的内点法国家自然科学基金资助项目（５１２０７１４５）；国家高技术研究发（ｉｎｔｅｒｉｏｒｐｏｉｎｔｆｉｌｔｅｒａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ＩＰＦＡ）进行求解，以展计划（８６３计划）

7、资助项目（２０１１ＡＡ０５Ａ１０１）；国家电网公司科技项目“风电集中接入弱端电网无功电压稳定控制策略实现风电机组与风电机组之间、风电机组与集中无研究”。功补偿设备之间的协调控制。—１—２０１３，３７（１２）１双馈风电场无功电压协调控制基本思路机组出力均会影响同一条馈线上不同风电机组的机端电压分布。而保证风电场内各条馈线上风电机组目前，新建双馈风电场的无功电压调控装置主机端电压远离高、低电压保护值且具有均衡的电压要包括风电场内分散分布的双馈风电机组、升压站裕度，是避免风电机组发生连锁脱网事故的有效手内的并联电容器组、有载调压变压器（ｏｎ

8、ｌｏａｄｔａｐ段。引入风电场中风电机组电压稳定指标，如式（２）ｃｈａｎｇｅｒ，ＯＬＴＣ）和动态无功补偿设备等。所示。并联电容器组和ＯＬＴＣ等离散设备响应时间ＮＮＧＧ较慢，只能实现阶跃、分段控制，难以精细调节。‖ΔＶ２＝２