[发明专利]变速恒频风电机组风电场的电压无功快速控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种变速恒频风电机组风电场的电压无功快速控制方法，属于新能源发电技术中的风电场电压无功控制技术领域。

背景技术

风电作为最具规模化开发和商业化发展前景的新能源技术之一，越来越受到各国的重视。大规模集群式风电场集中接入电网是我国风力发电的主要应用模式。风电场接入对电网的最直接影响是接入点的电压无功问题，包括风力变化引起的电压波动、闪变，工况变化引起的电压幅值超标、功率因数不合格等等。

目前，解决风电场电压无功的通常方法是采用传统无功补偿的方法，即在风电场加装固定电容和电抗器或SVC(静止无功补偿器)等无功补偿装置对风电场的无功功率进行就地补偿。在风电场接入线路采集实时电压值，当电压低于设定值时，根据电压偏差值整定需投入电容器的数量，投入相当数量的电容器发出容性无功，补充系统缺乏的无功，使电压升高；反之，当电压高于设定值时，根据电压偏差值整定需投电抗器的数量，投入相当数量的电抗器发出感性无功，吸收系统过剩无功，使电压降低。通过不停地投切电容器和电抗器等无功补偿装置，实现对系统的无功补偿，维持电压的稳定性。但采用传统无功补偿方法调节风电场的电压存在一定的问题，若采用电容器和电抗器，响应速度较慢，且补偿量与本地电压的平方成正比，当电压水平高的时候补偿容量大，电压水平低的时候补偿容量小，往往难以将电压维持在允许电压范围内；若采用SVC，虽能够快速响应风电场的电压变化，及时补偿风电场的无功功率，但是经济成本相对较高。

随着风电机组技术的不断发展，变速恒频风电机组(主要包括双馈异步风电机组和直驱永磁同步风电机组)逐渐成为并网风电场的主流机型，这些机型采用四象限大功率电力电子变流器与电网连接，通过变流器的控制实现有功、无功的解耦，具备动态调节无功输出的能力。在双馈类型的变速恒频风电机组方面，美国GE公司已针对自己的风电机组开发了风电场无功控制产品“WindVAR”，通过WindVAR系统与机组自身的电子控制装置的配合，控制风电场的电压。

WindVAR系统的工作原理是以GE风电机组为控制单元，在风电机组接入线路采集实时状态量(有功功率、无功功率和控制节点的电压值)，并与设定的基准电压值进行比较获取实时电压偏差量，再经过PI控制器求取实时无功补偿量，将补偿量下发给风电机组。GE的WindVAR系统可以保证风电机组输出无功功率实时跟踪接入地区电网电压变化，但也存在两个主要问题：

第一，WindVAR系统以风电机组为控制单元，缺乏对整个风电场无功的统一规划，风电机组自治控制。一旦出现风电场中某些风电机组输出无功功率达到限值，各风电机组相对自治，缺乏相互协调配合，造成全场的无功功率补偿量不足或者过剩；

第二，WindVAR系统控制下的风电机组调控过于频繁。WindVAR系统构成了整个风电场范围的负反馈系统，通过多次调节后才能使风电场出口电压达到稳定值。实际运行时，由于负荷和风速的变化等原因导致电压始终在一定范围内变化，风电机组势必要不间断地调整输出无功功率，这对变速恒频风电机组变流器的要求很高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服已有产品中存在的问题，提供一种能够对变速恒频风电机组风电场无功进行统一规划和分配的变速恒频风电机组风电场的电压无功快速控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：变速恒频风电机组风电场的电压无功快速控制方法，在如下硬件环境中运行：与电网调度中心连接的通讯装置、与风电场出口母线测量装置连接的通讯装置、与风电机组现地控制单元LCU连接的通讯装置，其特征是包括如下步骤：一、根据(1)式进行风电场接入节点实时电压折算，