[发明专利]一种含变速恒频风电场的配电网无功电压控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风电场并网技术中的电压协调控制方法，尤其是涉及一种含变速恒频风电场的配电网无功电压控制方法。

背景技术

近年来，风力发电作为最具发展潜力的可再生能源发电技术在我国得到了快速发展。由于风能随机性和间歇性的特点，大规模风电场并网后对接入电网的安全运行与经济调度产生一系列深远的影响。风电场并网后的有功功率控制、无功电压调节以及低电压穿越等问题成为目前研究的热点。其中，高风电穿透功率下的无功电压问题是目前风电场并网运行中最为突出的问题之一。

随着电力电子技术的快速发展和在风力发电机组上的应用，变速恒频风电机组成为目前中国新建风电场的主流机型。并网型风力发电机主要包括恒速恒频风电机组(如鼠笼异步发电机)和变速恒频风电机组(如双馈感应发电机和直驱式永磁同步发电机)两种类型。变速恒频风电机组通过四象限大功率电力电子变流器与电网连接，通过变流器的控制可实现有功功率和无功功率的解耦控制，具备动态调节无功输出的能力。

变速恒频风电机组主要有恒功率因数和恒电压两种控制方式。国内风电场普遍采用恒功率因数控制方式，该控制方式控制简单，但无法解决风速变化引起的风电场母线和并网点电压的波动问题。为解决风电场并网点的电压波动问题，通常采用在风电场出口母线上安装大容量的电容器组或SVC等无功补偿装置来调节并网点电压。该方法不但没有充分发挥变速恒频风电机组快速灵活的无功调节能力，而且还会因其高昂的配置费用而大大增加风电场建设成本。

为充分利用变速恒频风电机组自身灵活的无功调节能力，国内外研究机构提出了多种变速恒频风电场电压控制方法，这些方法较好解决了风电场并网点的电压波动问题，且具有调节范围大且响应迅速的优点，但研究内容主要集中在风电场内部无功电压控制方面，没有从接入电网的角度研究风电场内部无功电压控制与接入电网中无功电压控制手段间的协调控制问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种含变速恒频风电场的配电网无功电压控制方法，解决传统配电网无功调压手段调节离散化、调节速度慢、难以实现电压连续调节的问题，提高风电场接入地区电网的电压稳定水平，同时降低了成本。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种含变速恒频风电场的配电网无功电压控制方法，所述的风电场包括多台风电机组，该控制方法包括以下步骤：

1)根据风电机组定子绕组最大电流I_S，max和转子侧变流器最大电流I_R，max计算风电机组无功输出调节范围；

2)根据风力发电机风速-功率曲线计算t时段风电场预测平均输出有功功率P_WFt，根据设定的风电场短期风速预测误差计算风电场有功功率最大变化量ΔP_WFmax，并计算风电场t时段实际输出最大有功功率P_WFt，max和最小有功功率P_WFt，min：

P_WFt，max＝min{P_WFrate，P_WFt+ΔP_WFmax}    (1)

P_WFt，min＝P_WFt-ΔP_WFmax                  (2)

式中，P_WFrate为风电场额定输出功率；

3)基于风电机组无功输出的调节范围，计算与P_WFt，max、P_WFt，min相对应的无功功率Q_WFt″、Q_WFt′；

4)以可调变压器分接头位置T_ap、并联电容器组数S_c和风电场无功输出Q_WF为控制变量x，即x＝[T_ap，S_c，Q_WF]，建立以接入配电网有功网损与节点电压偏差和最小的含变速恒频风电场配电网的无功目标函数：