[发明专利]风电场无功补偿优化配置及运行方法

说明书

技术领域

本发明属于风力发电领域，尤其是一种风电场无功补偿优化配置及运行方法。 

背景技术

随着常规能源的日益减少，风电发电逐步成为一种势在必行的发展趋势。但是，风能作为一种间歇性能源受环境影响较大，由于风速等环境因素的变化，风电场的有功功率和无功功率都会随之变化，使得风电机组在运行时会吸收大量的无功功率，无功功率的变化将会引起电网中的电压波动，甚至影响电网的电压稳定性，同时增加区域电网的网络损耗。目前，风电场主要采用以下两种无功补偿方法： 

一是在风电场中投入静态电容器动作补偿，从而使得累积无功功率满足电网公司要求，该方法存在的问题是：在风电场运行期间，由于电容器投切动作特性，不能很好地跟随风电场无功功率变化的需求，使得部分时间内的无功功率超出规定要求；二是在风电场中投入大量的动态无功补偿装置，如SVC或STATCOM等，该方法可以满足风电场无功功率的快速变化，但是，动态无功补偿装置造价较高，经济性较差，制约了动态无功补偿装置的实际使用。 

综上所述，现有的无功补偿方法均存在不同的问题，难以满足风电场无功补偿的经济和技术需求。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、能够提高风电场无功补偿性能并能够降低无功补偿设备投资的风电场无功补偿优化配置及运行方法。 

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的： 

一种风电场无功补偿优化配置及运行方法，包括以下步骤： 

(1)分析风电场的无功输出特性，在风电场中安装无功补偿进行装置并对无功补偿装置进行容量配置； 

(2)检测风机出口处及风电场并网点处的无功功率，对风电场进行静态无功补偿与动态无功补偿投切控制。 

而且，所述风电场的无功输出特性包括风电场中的风力发电机组类型、风电场无功功率与有功功率的关系、风电场无功功率与并网点电压的关系和风电场动态无功特性。 

而且，所述的风力发电机类型包括：异步机组、双馈机组和永磁直驱机组；所述风电场无功功率与有功功率的关系为：无功功率均随有功功率的升高呈现上升趋势；所述风电场无功功率与并网点电压的关系为：随着并网点电压升高，从外部电网吸收的无功均呈现出逐渐减小的趋势；所述风电场动态无功特性为：风电场全天无功功率在各区间段内有围绕波动中心波动。 

而且，在风电场中安装无功补偿进行装置并对无功补偿装置进行容量配置的方法为： 

(1)对于异步感应风机组成的风电场，在风机端加装无功补偿装置进行分散补偿，并在风电场并网点处安装集中无功补偿装置；风机端的分散无功补偿容量为单台风机额定容量的50％，风电场并网点处的集中无功补偿为风电场无功总需求与分散无功补偿的差值；在风电场中配备感性动态无功补偿和容性动态无功补偿，该感性动态无功补偿容量和容性动态无功补偿容量均约为风电场总装机容量的10％； 

(2)对于双馈风机组成的风电场，在风电场并网点处加装无功补偿装置，并在风电场并网点处安装动态无功补偿装置，在风电场中还应配备感性动态无功补偿和容性动态无功补偿，该感性动态无功补偿容量和容性动态无功补偿容量均约为风电场总装机容量的4％； 

(3)对于永磁风机组成的风电场，在风电场并网点处加装无功补偿装置，并在风电场并网点处安装动态无功补偿装置，在风电场中还应配备感性动态无功补偿和容性动态无功补偿，该感性动态无功补偿容量和容性动态无功补偿容量均约为风电场总装机容量的4％。 

而且，所述对风电场进行静态无功补偿与动态无功补偿投切控制方法包括以下步骤： 

(1)将静态无功补偿等分为若干组； 

(2)检测风机出口处未加无功补偿时的无功功率，如果无功功率过大，则使风机出口静态无功补偿装置投入工作输出无功； 

(3)检测未加入无功补偿时风电场并网点的无功功率，如果达到静态无功补偿投切动作时间，则计算该时间段内的无功功率平均值； 

(4)根据无功功率平均值及静态无功补偿装置分组情况，确定风电场静态无功补偿投切组数及容量，并将静态无功补偿装置分组投切运行； 

(5)检测采用静态无功补偿后风电场并网点的无功功率； 

(6)根据实际情况投入动态无功补偿装置，如果需要动态无功补偿的话，则计算动态无功补偿投切容量，并将动态无功补充装置投切运行； 

(7)检测动态补偿后风电场并网点处的无功功率，分析其是否满足无功预定要求。 

本发明的优点和积极效果是：