[发明专利]风电场无功补偿配置容量计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及规模化新能源发电过程中无功电压控制技术中的无功补偿容量配置领域，具体地，涉及一种风电场无功补偿配置容量计算方法。

背景技术

我国风电进入规模化发展阶段以后所产生的大型新能源基地多数位于“三北地区”(西北、东北、华北)，大型新能源基地一般远离负荷中心，其电力需要经过长距离、高电压输送到负荷中心进行消纳。以甘肃电网为例，截至2014年7月，甘肃电网并网风电装机容量已达707万千瓦，约占甘肃电网总装机(3500万千瓦)容量的20.2％，成为仅次于火电的第二大主力电源；光伏发电装机容量已达到437万千瓦，约占甘肃电网总装机容量的12.4％，同时甘肃成为我国光伏装机规模最大的省份。目前，甘肃电网风电、光伏发电装机约占甘肃电网总装机容量的1/3。

由于风、光资源的间歇性、随机性和波动性，风电出力的波动性会导致大型风电场电压出现相应波动。当风电场发生电压较大扰动时，若没有足够的动态无功支撑，将引起风电场电压跌落。目前，风机本身的低电压耐受能力十分有限，此时风电机组出于自身的保护，往往采取自动切除的方式，造成系统有功失衡，影响系统稳定；同时，异步发电机，不具备维持和调节机端电压水平的能力，在运行时还要从系统吸收无功功率，因此风电场电压稳定性问题比较突出，需要通过配置适当比例的无功补偿容量进行调节。

风电机组出口母线电压通常为690V或400V，其组成的风电场需要两级或者三级升压才能并入主网，而变压器无功电压损耗较大；风电场占地面积大，其输送线路较长，其无功损耗也不容忽视。因此，输送通道将是引起风电输送到电网无功损耗关键环节。在风电场实际运行中，由于风力的间歇性和随机性，导致风力发电机组不能持续稳定地发电，而风力发电机组的不稳定运行(尤其是频繁启动、脱网、低电压穿越等过程)会造成入网变电站电压非常大的波动，威胁到用电安全。为了保持入网变电站的电压波动在要求的范围内，就需要在入网变电站进行动态无功补偿，因此研究入网变电站的无功补偿容量和无功补偿方式，对于风电场来说非常重要。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种风电场无功补偿配置容量计算方法，以实现提高风电场上网电量且减小弃风的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种风电场无功补偿配置容量计算方法，所述计算方法包括以下步骤：

步骤一、计算属于恒频恒速异步发电机的鼠笼异步风电机组所需无功补偿容量；

步骤二、计算恒频变速双馈异步发电机组所需无功补偿容量；

步骤三、计算永磁直驱同步发电机组所需无功补偿容量；

步骤四、根据风电场上述鼠笼异步风电机组、恒频变速双馈异步发电机组和永磁直驱同步发电机组的比例计算整个风电场所需无功补偿容量；

步骤五、计算风电场入网变电站所需无功补偿容量；

步骤六、根据风电场所需无功补偿容量、风电场入网变电站所需无功补偿容量和线路所需的无功补偿容量，得出所需全部无功补偿容量。

优选的，所述步骤四中整个风电场所需无功补偿容量为：

Q_WP＝30％C_S+25％C_F+20％C_D，

其中，C_S为风电场中鼠笼式异步风电机组装机容量；C_F为恒频变速双馈异步风电机组装机容量；C_D为永磁直驱风电机组装机容量。

优选的，所述步骤五具体为：为了满足入网变电站稳定运行的要求，风电场入网变电站的无功补偿容量必须补偿电气设备，如无功损耗：

ΔQ_T＝ΔQ₀+ΔQ_S(S²/S_N2)＝(I_0％/100)S_N+(U_S％/100)S_N(S²/S_N2)

式中：ΔQ_T为变压器的无功损耗；ΔQ_O为变压器的励磁损耗；ΔQ_s为变压器漏抗中的损耗，S为变压器的视在功率；S_N为变压器的额定容量；I_0％变压器空载电流百分数；U_s％为变压器短路阻抗百分数；

为了满足系统稳定要求,风电场入网变电站的无功补偿容量必须能够补偿输电线路的无功损耗: