技术｜风电场无功特性及补偿

2016-09-16 13:03 [新能源论文] 来源于：风电控作者：风电控

导读：1. 风电场的无功特性 1)恒速风机：异步风力发电机组其特点是，本身没有类似于同步发电机励磁调节器的调节装置; 因此需要从电网吸收无功功率或采用机端并联电容器组、动态无功补偿装置等提供无功功率。风电场的无功功率特性即异步风力发电机组的无功功率消

1. 风电场的无功特性

1)恒速风机：异步风力发电机组

其特点是，本身没有类似于同步发电机励磁调节器的调节装置;

因此需要从电网吸收无功功率或采用机端并联电容器组、动态无功补偿装置等提供无功功率。

风电场的无功功率特性即异步风力发电机组的无功功率消耗特性取决于：风机的有功功率、机端电压和转子转速(转差率)。

2)变速风机：双馈感应风力发电机组

其特点是，无功输出可由转子电流控制;

在特定的转子转速及相应的有功输出下，产生和吸收的无功功率的可变范围很大。

3)变速风机：永磁直驱同步风力发电机组

其特点是，发电机与电网完全解耦，与电网交换的无功功率不是由发电机特性决定，而是由全功率换流器电网侧的特性决定的;

转子转速几乎不影响与电网的无功交互作用;

电网侧的功率因数是可以独立控制的。

2. 风电接入对系统电压的影响

风力发电机组当采用异步发电机时，发电机组需要从电网中吸收无功功率主要用于建立激磁磁场，进而向电网输出有功功率;

由于输出的有功功率随着风速的波动以及系统运行方式的变化而不断变化，导致吸收的无功功率会相应地发生变化，进一步造成风电场母线电压的波动，从而影响系统的电压稳定性。

含异步风机风电场电压稳定性降低的原因，主要是因为风电场及其等值线路作为一个无功负荷需要吸收无功所致。

当风电场向系统输送有功功率P时，在输电线的电阻上产生正的电压降;

而风电场从系统吸收的感性无功功率Q，在输电线路的电抗上则会产生负的电压降。

当风电场的功率因数不同，以及输电线路的R/X比值不同时，风电场的端电压相对于并网节点的电压偏差就不同。

3. 风力发电系统的无功补偿方法

3.1 风电无功需求的特点：

1) 异步风电机组需要从电网吸收无功功率以建立磁场：以进一步向电网输出有功功率，如果没有电网的无功作为基础，异步发电机是没有能力发电的;

2) 并网升压变压器损耗的影响：由于风电场设备长期并网，无论是否发电，变压器设备都要向系统吸收一定的无功，其无功损耗大约是变压器容量的10%~15%;

3) 风电场内部线路损耗的影响：当风场本身的无功补偿不足以补偿这些无功变化时，就需从电网吸收无功，这些无功在流经线路时也会引起线路损耗。风电场中的风机是分散排布的，其间隔距离较大，因此从系统吸收无功所经过的线路较长，又会增加一定的线损。

3.2 风电场补偿容量的确定：

1)通过无功补偿度确定补偿容量，结合每个风电场实际接入情况通过风电场接入电网专题研究来确定。

2)从调整功率因数需要确定补偿容量

(在发电机出口并联电容补偿，使风电的功率因数维持在0. 97~1. 00之间)

3.3 风电场的无功补偿方法：

并联电容器组无功补偿(FC)

静止无功补偿器(SVC)

静止无功发生器(STATCOM或称SVG)

附：STATCOM 与S V C 的比较

3.4 无功补偿节点的选取：

1)风电场：风电场集群拓扑的运行情况下，需考虑各风电场内的无功补偿情况，可能出现终端站与中心站多个升压站的情况，在充分考虑风机无功出力能力的条件下，进行风电场集群内无功补偿点的优化。

2)全系统：采用电压-无功(V-Q)灵敏度法选取候选无功补偿节点，或电网有功损耗费用和无功补偿设备费用综合最小的优化方法选点。

（编辑：韩语）