[發明專利]變速恒頻風電機組風電場的電壓無功快速控制方法

有效

• 申請號: 200810023250.1
• 申請日: 2008-04-07
• 公開（公告）號: CN101272117A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發明（設計）人: 朱凌志;陳寧
• 申請（專利權）人: 國網南京自動化研究院;南京南瑞集團公司
• 主分類號: H02P9/00
• 分類號: H02P9/00;H02J3/38
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司
• 代理人: 牛莉莉

技術領域

本發明涉及一種變速恒頻風電機組風電場的電壓無功快速控制方法，屬于新能源發電技術中的風電場電壓無功控制技術領域。

背景技術

風電作為最具規模化開發和商業化發展前景的新能源技術之一，越來越受到各國的重視。大規模集群式風電場集中接入電網是我國風力發電的主要應用模式。風電場接入對電網的最直接影響是接入點的電壓無功問題，包括風力變化引起的電壓波動、閃變，工況變化引起的電壓幅值超標、功率因數不合格等等。

目前，解決風電場電壓無功的通常方法是采用傳統無功補償的方法，即在風電場加裝固定電容和電抗器或SVC(靜止無功補償器)等無功補償裝置對風電場的無功功率進行就地補償。在風電場接入線路采集實時電壓值，當電壓低于設定值時，根據電壓偏差值整定需投入電容器的數量，投入相當數量的電容器發出容性無功，補充系統缺乏的無功，使電壓升高；反之，當電壓高于設定值時，根據電壓偏差值整定需投電抗器的數量，投入相當數量的電抗器發出感性無功，吸收系統過剩無功，使電壓降低。通過不停地投切電容器和電抗器等無功補償裝置，實現對系統的無功補償，維持電壓的穩定性。但采用傳統無功補償方法調節風電場的電壓存在一定的問題，若采用電容器和電抗器，響應速度較慢，且補償量與本地電壓的平方成正比，當電壓水平高的時候補償容量大，電壓水平低的時候補償容量小，往往難以將電壓維持在允許電壓范圍內；若采用SVC，雖能夠快速響應風電場的電壓變化，及時補償風電場的無功功率，但是經濟成本相對較高。

隨著風電機組技術的不斷發展，變速恒頻風電機組(主要包括雙饋異步風電機組和直驅永磁同步風電機組)逐漸成為并網風電場的主流機型，這些機型采用四象限大功率電力電子變流器與電網連接，通過變流器的控制實現有功、無功的解耦，具備動態調節無功輸出的能力。在雙饋類型的變速恒頻風電機組方面，美國GE公司已針對自己的風電機組開發了風電場無功控制產品“WindVAR”，通過WindVAR系統與機組自身的電子控制裝置的配合，控制風電場的電壓。

WindVAR系統的工作原理是以GE風電機組為控制單元，在風電機組接入線路采集實時狀態量(有功功率、無功功率和控制節點的電壓值)，并與設定的基準電壓值進行比較獲取實時電壓偏差量，再經過PI控制器求取實時無功補償量，將補償量下發給風電機組。GE的WindVAR系統可以保證風電機組輸出無功功率實時跟蹤接入地區電網電壓變化，但也存在兩個主要問題：

第一，WindVAR系統以風電機組為控制單元，缺乏對整個風電場無功的統一規劃，風電機組自治控制。一旦出現風電場中某些風電機組輸出無功功率達到限值，各風電機組相對自治，缺乏相互協調配合，造成全場的無功功率補償量不足或者過剩；

第二，WindVAR系統控制下的風電機組調控過于頻繁。WindVAR系統構成了整個風電場范圍的負反饋系統，通過多次調節后才能使風電場出口電壓達到穩定值。實際運行時，由于負荷和風速的變化等原因導致電壓始終在一定范圍內變化，風電機組勢必要不間斷地調整輸出無功功率，這對變速恒頻風電機組變流器的要求很高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服已有產品中存在的問題，提供一種能夠對變速恒頻風電機組風電場無功進行統一規劃和分配的變速恒頻風電機組風電場的電壓無功快速控制方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案如下：變速恒頻風電機組風電場的電壓無功快速控制方法，在如下硬件環境中運行：與電網調度中心連接的通訊裝置、與風電場出口母線測量裝置連接的通訊裝置、與風電機組現地控制單元LCU連接的通訊裝置，其特征是包括如下步驟：一、根據(1)式進行風電場接入節點實時電壓折算，