风电场场内无功功率控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种风电场场内无功功率控制方法，包括以下步骤：对风电场无功源的无功输出进行能力评估；根据上述的无功输出进行能力评估结果，判断风电场是否为紧急运行状况；当判断为非紧急运行状况时，优先考虑双馈风电机组的无功输出；当判断为紧急运行状况时，优先考虑无功补偿装置的无功功率调节；根据上述的判断对双馈感应风电机组间的无功功率进行分配。实现风电场场内无功电压控制，达到保障规模化风电接入时电力系统安全稳定运行，保障电网安全、提高新能源上网电量的目的。
【专利说明】风电场场内无功功率控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及新能源发电过程中无功电压控制【技术领域】，具体地，涉及一种风电场 场内无功功率控制方法。
【背景技术】
[0002] 我国风电进入规模化发展阶段W后所产生的大型新能源基地多数位于"H北地 区"（西北、东北、华北），大型新能源基地一般远离负荷中也，其电力需要经过长距离、高电 压输送到负荷中也进行消纳。W甘肃电网为例，截至2014年4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435万千瓦，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。
[0003] 大规模风电并入电网对电力系统的规划、调度、运行和分析控制等都带来了很大 的影响，风电场在电网适应性上的缺陷也逐渐凸显，一定程度上制约着风电的发展。2011年 甘肃酒泉风电基地和张家口地区2. 24、4. 17和4. 25连续发生H次大规模风电机组脱网事 故，为了保证风电并网系统的安全稳定，并网风电场的无功电压控制问题已成为并网风电 场亟待解决的关键问题。
[0004] 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，因此电压稳定性 问题比较突出。由于交流联网系统的整个电网的电压和频率之间相互影响、酒泉地区风电 出力大幅度变化必然引起整个系统的电压、频率波动，导致事故进一步扩大。当风电规模化 集中接入时，要控制系统电压和频率，应首先从控制每个风电场自身的电压和频率入手。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种风电场场内无功功率控制方法，W实 现保障规模化风电接入时电力系统安全稳定运行，保障电网安全、提高新能源上网电量的 优点。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0007] -种风电场场内无功功率控制方法，包括W下步骤：
[000引步骤一、对风电场无功源的无功输出进行能力评估；
[0009] 步骤二、根据上述的无功输出进行能力评估结果，判断风电场是否为紧急运行状 况；
[0010] 步骤H、当判断为非紧急运行状况时，优先考虑双馈风电机组的无功输出；
[0011] 步骤四、当判断为紧急运行状况时，优先考虑无功补偿装置的无功功率调节；
[0012] 步骤五、根据上述的判断对双馈感应风电机组间的无功功率进行分配。
[0013] 优选的，所述步骤一具体为：设风电场的双馈感应风电机组网侧变流器的容量为 S。，网侧变流器的输出的有功功率为P。，网侧变流器无功功率的极限范围是：
[0014]
【权利要求】
1. 一种风电场场内无功功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤一、对风电场无功源的无功输出进行能力评估； 步骤二、根据上述的无功输出进行能力评估结果，判断风电场是否为紧急运行状况； 步骤三、当判断为非紧急运行状况时，优先考虑双馈风电机组的无功输出； 步骤四、当判断为紧急运行状况时，优先考虑无功补偿装置的无功功率调节； 步骤五、根据上述的判断对双馈感应风电机组间的无功功率进行分配。
2. 根据权利要求1所述的风电场场内无功功率控制方法，其特征在于，所述步骤一具 体为：设风电场的双馈感应风电机组网侧变流器的容量为S。，网侧变流器的输出的有功功 率为P。，网侧变流器无功功率的极限范围是：
其中，Us为定子端电压，Lm为励磁电感，Ls为定子电感，Co ci为定子电流角频率，Iraiax为 转子侧变流器的电流最大值； 实时测量双馈感应风电机组的有功功率，根据式（2)计算各个双馈感应风电机组 的无功功率极限[Qimin，QimaJ，得到风电场内所有双馈感应风电机组的总无功功率极限
eDFIG 膽/max 工力峨麟*勸共；根 9 据风电场无功补偿装置配置的原则，其无功源应能满足该运行状况下的无功需求，即应满 足 2層，< + 2= O
4.根据权利要求3所述的风电场场内无功功率控制方法，其特征在于，所述步骤四具 体为： 由于Crowbar将转子绕组短接，双馈感应风电机组转子侧变流器不具备有功无功功率 解耦控制功能，不计双馈感应风电机组的定子侧输出的无功功率[Qismin，Qismax]，只考虑其网 侧变流器输出无功的能力[Qic^Qicmax];设Qkef为电网总无功需求,当@^_01 <0 时，仅由无功补偿装置提供无功功率；当0 < 0/^ _ gl < 时，由双馈感 应风电机组的网侧变流器和无功补偿装置联合提供无功功率，其中，无功补偿装置提供其 无功功率的极限，并留取一定裕度，其余无功由双馈感应风电机组的网侧变流器提 供；当&^ > +Gfffiax要求风电场的无功源全部投入，提供其最大输出无功 f 功率极限。
【文档编号】H02J3/16GK104362640SQ201410532369
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月10日 优先权日:2014年10月10日
【发明者】汪宁渤, 路亮, 黄华, 周强, 徐陆飞, 腾贤亮 申请人:国家电网公司, 国网甘肃省电力公司, 甘肃省电力公司风电技术中心, 国电南瑞科技股份有限公司