润电能源科学技术有限公司等单位的朱建华 等：风电场自动电压控制中风机和静止无功补偿无功分配研究

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风电是目前和未来都极为重要的新能源形式，然而目前国内风电场关于无功合理分配制约了风电场的无功输出潜力。为此，润电能源科学技术有限公司电气技术部的研究人员朱建华、何卓林在2022年第4期《电气技术》上撰文，以实现风电场无功优化分配和提升稳定性为核心目标，提出了一种适用于指导风电场现场无功合理分配的策略。

团队介绍

润电电气实验室隶属于润电能源科学技术有限公司电气技术部，致力于火电和新能源的研究。专注于风电场和光伏电能质量、无功和有功控制、火电厂高电压技术等的理论研究和工程应用。近年来，在电气设备性能检测与诊断、仿真分析、用电节能等领域的试验研究方面技术实力突出。获省部级成果5项，发明专利10余项。

朱建华

高级工程师，研究方向为新能源稳定性分析。

何卓林

硕士，助理工程师，研究方向为新能源涉网试验。

研究背景

随着风电占比日益提升，其对电网电压稳定的影响日益不可忽视。国内风电占比较高的省份风电装机占比已超过30%，风电出力的不稳定性对电网的无功和电压控制提出了更大要求，如何能在风电占比较高水平提升电压控制的稳定性成为迫切的研究课题。

此外，考虑到风场实际配置SVG和风机两种不同的无功源的现状，SVG响应速度快，风机无功响应较慢，且波动性较大，通过合理的无功分配策略，充分发挥两种无功源元件各自的优点，能够使系统兼顾调度要求、经济调无功等多种功能。

论文所解决的问题及意义

受风速的随机性波动影响，风电场的电压是实时波动的，风场的自动电压控制系统会需要实时跟踪电压波动。并且，风电场的电压跟踪速度较慢，传输链条长，控制的对象多，电压响应过快，会增加自动电压控制的响应负担；响应速度慢，会达不到控制效果。

此外，SVG和风机出力特征有着明显差异。SVG无功出力作用在主变低压侧，对系统电压影响较为明显。而风机的无功作用在机端，需要经过汇集线传输，影响风电场的线损；故如何设计和分配风场的无功设置，对提升风场的稳定性和节能效果至关重要。

论文方法及创新点

为解决传统无功分配策略下无法准确评价对风场稳定性影响的问题，本文提出了一种风场无功分配的稳定性分析方法。此外，考虑到SVG和风机无功响应的差异性，提出一种考虑无功分配策略的风电场稳定分析方法。

图1 风电场自动电压控制模型

本文所提出的分析方法在考虑风场运行工况变化的情况下，建立包含SVG和风机的小干扰模型，根据控制策略的变化分析风场的小干扰模型特征变化情况，并比较了不同控制策略的特征值变化趋势，利用穷举法，计算了主要工况下的特值变化趋势。

图2 含风机和静止无功发生器的小干扰模型

结论

本文研究了风电场自动电压控制模式下无功分配的问题，风场的三种无功分配模式，静止无功补偿器优先稳定最好，对半策略次之，风机优先最差。实际运行时可以考虑优静止无功发生器优先的控制模式。

引用本文

朱建华, 何卓林, 闫伟军, 姜继琛, 杨海峰. 风电场自动电压控制中风机和静止无功发生器的无功分配研究[J]. 电气技术, 2022, 23(4): 31-36. ZHU Jianhua, HE Zhuolin, YAN Weijun, JIANG Jichen, YANG Haifeng. Research on reactive power distribution of wind turbine and static var generator in automatic voltage control of wind farm. Electrical Engineering, 2022, 23(4): 31-36.

下载论文PDF版，请点击左下角“阅读原文”，访问期刊网站。

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