风电接入对电网电压的作用机理

鉴于风电场并网运行对电网无功电压的影响很大,首先分析了风电场并网运行时对风电场以及电网的电压产生的影响机理,探讨了风电功率因数与电网电压波动的关系,并通过实例仿真验证了风电场电压与风电出力、功率因数之间的相关性。由此指出了风电场无功电压控制和无功补偿配置方面的一些对策和建议,要求风电场通过足够的无功补偿配置和无功电压控制策略将其高压母线电压控制在110.0～117.7 kV。     

恒电压控制下DFIG与SVG对电网电压的支撑研究

双馈风机（DFIG）能变速恒频运行,并具有一定的无功输出能力,已成为目前的主流发电机。DFIG虽然具备无功调压能力,但其能力有限,在电网遭受扰动情况下对风电场并网点电压的支撑能力不足。基于此,提出双馈风机采用恒电压控制,在充分利用机组无功调压能力的基础上装设SVG对风电场进行动态无功补偿,支撑风电场并网点电压。在分析双馈风机及SVG的数学模型基础上,采用空间矢量定向控制技术实现双馈风机的解耦控制和SVG输出无功的控制并得到两者的控制模型。根据得到的控制模型建立仿真模型,通过仿真验证了采用恒电压控制的双馈风机具备一定的调压能力,SVG与恒电压控制下的双馈风机相配合使得风机并网点电压在正常及故障下均得到显著改善。     

静止无功发生器在风电场电网故障时作用的研究

分析了双馈异步发电机（DFIG）在电网电压跌落时的暂态过程,通过人工接地短路试验测试了风电场升压站内110 kV母线电压和风机出口处电压、电流的故障波形。针对风电场在故障时存在的问题,对静止无功发生器（SVG）在提高DFIG低电压穿越能力中的作用进行了仿真,并通过现场试验对仿真的结论进行了验证。     

静止无功发生器在风电场电网故障时的作用研究

分析了双馈异步发电机（DFIG）在电网电压跌落时的暂态过程,通过人工接地短路试验测试了风电场升压站内110 kV母线电压和风机出口处电压、电流的故障波形。针对风电场在故障时存在的问题,对静止无功发生器（SVG）在提高DFIG低电压穿越能力中的作用进行了仿真,并通过现场试验对仿真的结论进行了验证。     

基于遗传算法的风电场无功补偿及控制方法的研究

为了解决风电场并网运行存在的电压稳定问题，提出了应用遗传算法确定风电场并网点处无功补偿电容器的分组和控制方法。该方法考虑了风速和负荷变化对风电场输出有功功率和无功功率的影响，对风电场节点的处理较准确地反映了其无功和电压特性。对某实际风电场的无功补偿优化结果表明：应用遗传算法求解电容器的分组和控制规则，可实现全局寻优，减少计算量，且计算量减少，无功补偿的总容量和分组容量计算准确，在求得的无功补偿值下，可使风电场母线电压在允许范围内，保证风电场正常运行，并且电容器动作次数最少。     

大规模风电并网无功电压协调控制策略研究

本文开展了大容量、集团式风电场接入输电网的协调电压控制方法研究。针对双馈风电机组(DFIG)的无功电压控制方式,提出了考虑运行约束的风电机组及风电场无功调节能力计算方法,并提出了基于电压控制器和控制任务协调分配的风电场电压控制策略,使风电场相对电网整体表现为可控电压源;进一步,基于危险节点等值模型,选择控制节点和构建风电网系统协调电压控制模型,并通过在线求解简单的优化问题确定控制量;基于此提出了风电场并网的电压协调控制系统方案,使并网DFIG风电场参与电力系统电压控制。基于典型系统的仿真结果表明,该方案能充分利用系统中的电压支撑能力,提高系统的电压稳定性,能适应风电并网系统在线电压协调控制的要求。     

基于GPRS的风电并网稳定控制系统

研究了风电场并网存在的稳定问题,针对风电场通信通道的特殊性,研制了基于GPRS的风电场并网稳定控制系统,实现了风电并网的有功潮流和无功电压的综合自动控制.系统应用GPRS实现了如下通信功能:数据缓冲功能、心跳报文功能、自动重拨功能、数据标识功能、软硬件看门狗功能.该系统的主要功能包括:过载切机;低压切机;高频切机;系统运行状态接近稳定极限时,若风机出力波动幅度持续较大,切除风电机组;根据系统关键断面潮流的情况实时调整风机出力的上限;依据风电场并网节点母线电压水平,控制风电场无功补偿设备的投切.最后,介绍了风电场并网稳定控制系统在阜新电网的应用.     

基于无功补偿的大型风电场快速并网稳压控制

为解决大型风电场并网及运行过程中产生的电压波动问题,提出了基于动态无功补偿的大型风电场稳压控制方法。介绍了其原理,并在研究风电场数学模型及电压波动特性的基础上,着重探讨了大型风电场并网的动态无功补偿稳压控制策略,并利用M atlab/S imu link仿真软件进行了实例仿真。仿真结果表明该方法可提供动态电压支撑,稳定风电场的母线电压,有效改善系统的运行特性。     

应用于风电场的MMC-STATCOM控制策略研究

为了进一步增加大规模风电并网无功补偿容量和解决电压稳定性问题,提出了一种基于模块化多电平变换器的静止无功发生器(MMC-STATCOM).首先建立了风电场并网简化接线模型和MMC-STATCOM的数学模型.设计了相应的MMC直接电流控制策略,其中采用的解耦控制算法实现了MMC-STATCOM输出无功功率和吸收有功功率的独立控制.仿真结果表明:风速发生变化时MMC-STATCOM能够快速地动态调整其无功输出,维持母线电压稳定;当故障发生后,其动态无功调节能力可以加快故障切除后风电场母线电压和风机转速的的恢复过程,显著改善系统的稳定性.     

大型并网风电场和光伏电站内动态无功补偿的应用技术分析

为了研究并网风电场和光伏电站内应用全容量SVG(Static Var Generator)动态无功补偿的必要性和特别要求,重点从调节特性与响应速度等性能指标对比研究了SVC(Static Var Compensator)和SVG两种型式的动态无功补偿装置。针对甘肃已并网多个新能源项目,分析了大型风电场升压站在无功配置方案和无功补偿设备运行方面存在的误区和一些细节问题,并结合典型事故进一步分析了电网故障情况下SVG对系统无功和电压的支撑作用。同时,研究了集中并网光伏电站内SVG的选型和典型电气接线方案以及SVG在实际工程应用中的常见故障问题,对类似工程具有指导意义。     

风力发电系统中SVG的应用研究

随着更多风电场接入电网和风电场规模不断扩大,风电特性对电网的负面影响愈来愈显著,主要问题包括并网功率因数不合格、电压偏差、电压波动、闪变以及电网安全稳定,而动态无功补偿装置在维持风电场并网点电压平衡,维持电力系统暂态稳定,改善电能质量等方面起着重要的作用。结合具体工程实践介绍动态无功补偿装置SVG的基本原理、控制方法、优缺点,同时分析SVG在风电场升压站设计中的注意事项及应用SVG之后电网电能质量的改善情况。     

DFIG风电场与D-STATCOM无功协调控制研究

提出了一种利用配电网静止同步补偿器（D-STATCOM）和双馈异步风电场（DFIG）对风电并网点进行无功协调控制的策略。该控制策略考虑了DFIG风电场的无功功率极限,结合D-STATCOM快速补偿的特点,将并网点的无功需求在两者之间进行合理分配,满足并网点快速、准确的无功补偿要求。仿真结果表明,由DFIG风电场和D-STATCOM组成的联合无功控制系统可以根据该控制策略在风速波动以及电压跌落时实现无功补偿,校正功率因数,并能稳定并网点电压,保证系统的稳定性。     

含STATCOM的双馈电机风电场无功电压协调控制策略

为增强风电场并网点电压稳定性,提出了变速恒频双馈风电场与动态无功补偿装置STATCOM间的无功电压协调控制策略。电网故障导致风电并网点不同深度的电压跌落时,根据双馈风机Crowbar保护投切状态,对DFIG风电机组转子侧及网侧变流器与STATCOM进行无功功率分配,协调控制促进风电场LVRT期间风电并网点电压的快速恢复。最后,在DIg SILENT/Power Factory仿真软件中建立了风电场和STATCOM控制模型,通过仿真验证该控制策略的有效性。     

基于STATCOM/BESS的DFIG并网风电场无功控制策略

针对新能源大规模并网存在的系统稳定性问题,分析DFIG机组的无功补偿能力,在DFIG并网系统中引入了蓄电池储能型静止同步补偿器(STATCOM/BESS),提出一种利用STATCOM/BESS维持DFIG风电并网系统功率及电压稳定性的方法.该方法在传统STATCOM无功补偿的基础上,将蓄电池储能并联在其直流侧,可以快速、平滑地调节风电场输入并网点的有功功率并支撑系统电压稳定,能够达到削峰平谷的作用.对DFIG、STATCOM、STATCOM/BESS在系统发生三相接地故障时的无功补偿能力进行试验对比,结果表明装设STATCOM/BESS的系统电压跌落最小,且恢复速度最快、补偿效果最好.     

基于DFIG自身无功能力提高风电场的电压稳定性的研究

针对双馈异步风力发电机(DFIG)有功、无功解耦控制的性能,建立了基于DFIG的风力发电机模型,仿真分析了利用风机本身无功潜在能力改善风电并网时由故障引起的电压不稳定.仿真结果表明,DFIG自身具备无功补偿能力,可抑制风电场的电压波动,在系统故障后提供无功支撑,能够提高风电场自身的低电压穿越能力.     

考虑海缆充电功率的海上风电场无功补偿协调控制策略研究

针对海上风电场的特点,研究其有效利用风电机组无功调节能力的无功补偿协调控制策略。海上风电场并网的电压稳定性分析主要分为两个方面:海缆充电功率对并网系统电压稳定性的影响;如何有效地利用风机无功调节能力来改善系统的电压稳定性。针对上述问题,首先利用灵敏度分析法及Q-V曲线法分析了海缆充电功率对海上风电场并网系统电压薄弱点的影响,并分析出最薄弱点为海缆末端母线;其次,选择STATCOM作为海上风电场无功补偿设备,并对双馈风机两侧变流器及STATCOM的无功控制环节进行研究;最后,提出以海缆末端母线电压为控制目标的三者无功协调控制策略,从而更为有效地利用风机自身的无功能力,显著减小STATCOM的安装容量。通过软件DIg SILENT建立CIGRE B4-39标准风电场并网系统,利用此系统进行暂态故障仿真分析,验证该无功协调控制策略的有效性。     

基于限功率运行的DFIG与SVG协调电压控制策略

双馈感应电机(doubly-fed induction generator,DFIG)具有变速恒频的运行特点,已成为目前的主流发电机。双馈风机能够发出和吸收无功,对风机并网点(point of common coupling, PCC)电压起到支撑作用。在分析DFIG等效电路基础上,根据DFIG定子侧输出的有功与无功关系,提出一种限功率运行条件下DFIG与静止无功发生器(static var generator,SVG)的电压协调控制策略。正常情况下DFIG工作在最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)模式,SVG控制PCC电压在合理范围内;PCC电压越限时,DFIG进入限功率运行模式,DFIG与SVG协调控制PCC电压且优先考虑DFIG的无功调压能力。最后,基于DFIG并网的仿真模型,验证了所提出的电压协调控制策略的有效性和可行性。     

基于SVG的双馈风电场电压稳定控制策略研究

双馈异步发电机(DFIG)在大规模风电并网环境下提供的无功功率无法满足并网需求。虽然引入固定电容器能够提供无功补偿,但系统受功率耦合的影响无法有效实时维持电压稳定。提出了一种静止无功发生器(SVG)与DFIG协调补偿无功的控制策略,同时引入电力系统稳定器(PSS)抑制系统的低频振荡,充分利用DFIG风电机组自身发出无功的能力,减少了SVG的配置容量。在MATLAB/Simulink软件仿真平台建立DFIG风电机组并网模型,仿真结果证实了此控制策略能够完成连续无功补偿,有效维持并网点电压稳定,增强系统输电能力。     

SVG在风力发电系统中的应用

风电技术的巨大进步,使得风电的开放和利用占据了新能源的主导地位,但由于风资源的不确定性和风电机组本身的运行特性使风电机组的输出功率是波动的,导致产生出线并网功率因数不合格、电压偏差、电压波动和闪变等问题,给配电系统的电压无功带来了很大的影响。考虑双馈风力发电机自身的无功输出特点,对于大容量风电场接入系统时还存在稳定性问题;同时系统电压的波动也会对风机的正常运行造成影响。上述问题都可以通过合理的配置无功补偿得到改善。本文以解决风电场合理配置无功补偿为目的,详细介绍了SVG的基本原理、控制方法、优缺点,研究了SVG在其电压无功控制时的应用,通过电流直接控制和电流间接控制两种方法,详细探讨了SVG并网时的关键技术点,同时结合具体工程实践介绍了SVG在风电场升压站的工程注意事项以及应用SVG之后电网电能质量的改善情况。实现了电网电压稳定性的要求,改善电压质量,提高供电设备的功率因数,减少输电线路无功消耗。     

双馈风力发电场对电网暂态无功补偿的研究

双馈风力发电机组可以根据电网需求调节风电场的无功功率,但是其控制属于调度管理层次,是分钟级或更长时间尺度下的无功控制技术。本文主要提出了一种用于双馈风力发电场的暂态无功补偿控制技术,针对电网故障时并网母线电压异常波动,运用所提出的控制策略,实现系统暂态意义下的无功调节并有效地抑制电网电压跌落。通过MATLAB/Simulink进行建模,对比说明电网故障时引入暂态无功补偿控制技术的效果,仿真和实验结果验证了该控制策略的有效性。