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风电作为除水电外,目前技术最成熟,应用广泛,经济效益最好的可再生能源发电技术,近几年发展十分迅速,新增安装风电机组数量逐年增加。随着我国并网装机容量的增加,并网风电场的电压稳定性问题逐渐引起人们的注意。
并网风电场的电压稳定性主要体现在:风速的随机性、波动性和间歇性引起风电场有功功率的波动,需要平抑电压波动;故障时,电网电压跌落,要求风电场保持不间断并网运行,并且提供无功以支撑电网电压;风电场一般处于系统末端,远距离调控电压水平有限,要求风电场自身有一定的调压能力。无功功率是影响电压状况的重要方面,通过补偿无功实现电压调控是可行的方法。
以三门峡风电场为例,分析风电场内两种变速恒频风电机组的数学模型和有功、无功功率特性,分析风电机组的无功调节范围,针对三门峡风电场周边环境,故障情况和无功补偿装置特点选取SVG作为无功补偿设备。针对风电场运行在正常状态、通信异常状态和故障状态,综合考虑无功补偿装置SVG和风机组的无功调节能力,在三种运行状态下依据PCC电压变化建立无功控制策略。
利用MATLBA/SIMULINK仿真软件建立符合实际情况的风速模型和风电场接入系统模型。
1)正常运行时,风速变化导致并网点电压在一定范围内波动。风电场无无功补偿时,从电网需要吸收一定的无功降低并网点电压。协调控制风电机组和SVG,可减少风电场从电网吸收无功,一定程度上抑制并网点电压波动。
2)故障时,系统电压跌落,为维持风电场PCC点电压,风电场内的无功补偿元件尽最大补偿能力支撑PCC点电压水平,维持机组并网并帮助系统恢复正常运行。加装SVG一定程度上提升了风电场的低电压穿越能力。故障后的并网点电压过冲,可在风电机组的变流器直流侧加装储能系统,提升风电场高电压穿越。