DQZHAN技術訊：面向集電系統(tǒng)電壓調節(jié)的風電場無功電壓控制策略
2011年我國（不含港、澳、臺）新增風電裝機容量17.63GW，累計裝機容量62.36GW，繼續(xù)保持全球風電裝機容量**的地位。至2011年年底，中國有30個省、市、自治區(qū)（不含港、澳、臺）有了自己的風電場，風電累計裝機超過1GW的省份超過10個，其中超過2GW的省份9個。到2015年，風電裝機將達到100GW[1]。
隨著風電裝機容量在電力系統(tǒng)中的占比越來越大，風電波動性給電網(wǎng)**運行帶來了新挑戰(zhàn)[2,3]。
為降低風電接入對電網(wǎng)造成的不利影響，電網(wǎng)制定若干風電并網(wǎng)導則，其中要求風電場配置無功控制系統(tǒng)使之能夠參與電網(wǎng)無功調節(jié)[4]，改善并網(wǎng)點電壓水平。
風電機組脫網(wǎng)事件分析[5-7]表明：電網(wǎng)電壓跌落擾動容易誘發(fā)機組脫網(wǎng)，尤其是重載工況下，輕微電壓跌落如跌落0.1(pu)都可誘發(fā)機組脫網(wǎng)[8]。而大規(guī)模風電場中，風能分布的時空差異性導致風電機組運行狀態(tài)分散，如某49.5MW（58×850kW）風電場，機組間端電壓的*大偏差達0.07(pu)[9]，接近可誘發(fā)機組脫網(wǎng)的電壓跌落幅度。因此，降低風電機組端電壓差異，提高風電場整體電壓水平是提高風電機組/場聯(lián)網(wǎng)運行**性的重要途徑。
雙饋感應風電機組具有一定的無功調控能力。但由于機組往往以單位功率因數(shù)運行，機組無功調控潛能未被利用，并且由于風能的低功率密度特性，大部分時間風電機組均處于輕載狀態(tài)，風電機組無功調控潛能很大。
目前國內外學者針對風電機組參與風電場無功調控開展了大量研究。文獻[10]提出了一種降低永磁直驅風電機組有功出力來增加其無功出力的風電場無功電壓控制策略，其中各機組無功輸出按其有功輸出占比來分攤。
文獻[11]提出一種基于風電功率預測數(shù)據(jù)預先投切電容器組的風電場無功電壓控制策略。文獻[12]提出一種無功電壓實時協(xié)調控制策略，并建立風電場實時協(xié)調控制系統(tǒng)（RTCCS）。
上述研究聚焦于風電場并網(wǎng)點電壓控制。事實上，為提高風電場聯(lián)網(wǎng)運行**性，不僅需要對并網(wǎng)點電壓水平進行調控，同時還需改善集電系統(tǒng)電壓水平，特別是需要提升機端電壓*低機組的電壓水平以增強風電機組抵御電網(wǎng)擾動能力，進而提升整體風電場聯(lián)網(wǎng)運行**。
本文利用風電場集電系統(tǒng)拓撲結構特點，提出了一種基于網(wǎng)絡分析的風電場無功優(yōu)化控制策略，即根據(jù)電網(wǎng)無功指令，運用以網(wǎng)絡分析為基礎的非迭代方法求得各風電機組的無功參考輸出，通過調控風電機組無功功率輸出來減小機端電壓差異，在此基礎上，再利用機組剩余無功調控潛能優(yōu)化集電系統(tǒng)電壓水平，此算法簡便、耗時短。
結論
針對風電場并網(wǎng)電壓調控問題，提出了一種通過調控風電機組無功輸出以改善機組端電壓分布的均衡性、進而改善整個集電系統(tǒng)電壓水平的風電場無功電壓控制策略，各風電機組參考無功功率是利用集電系統(tǒng)機端電壓-注入無功功率特性，根據(jù)電網(wǎng)無功指令基于網(wǎng)絡分析非迭代直接計算求得，算法簡單、計算速度快.
算例分析結果表明，在輕載、近滿載工況下，通過優(yōu)化風電機組無功出力，可使機端電壓差異性控制在0.001(pu)之內；在此基礎上，進一步挖掘機組無功調控能力，提升了集電系統(tǒng)電壓水平，降低了集電系統(tǒng)網(wǎng)損，提高了風電場聯(lián)網(wǎng)運行的**性和經濟性。
