DQZHAN技術(shù)訊：面向集電系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)的風電場無功電壓控制策略
2011年我國（不含港、澳、臺）新增風電裝機容量17.63GW，累計裝機容量62.36GW，繼續(xù)保持全球風電裝機容量**的地位。至2011年年底，中國有30個省、市、自治區(qū)（不含港、澳、臺）有了自己的風電場，風電累計裝機超過1GW的省份超過10個，其中超過2GW的省份9個。到2015年，風電裝機將達到100GW[1]。
隨著風電裝機容量在電力系統(tǒng)中的占比越來越大，風電波動性給電網(wǎng)**運行帶來了新挑戰(zhàn)[2,3]。
為降低風電接入對電網(wǎng)造成的不利影響，電網(wǎng)制定若干風電并網(wǎng)導則，其中要求風電場配置無功控制系統(tǒng)使之能夠參與電網(wǎng)無功調(diào)節(jié)[4]，改善并網(wǎng)點電壓水平。
風電機組脫網(wǎng)事件分析[5-7]表明：電網(wǎng)電壓跌落擾動容易誘發(fā)機組脫網(wǎng)，尤其是重載工況下，輕微電壓跌落如跌落0.1(pu)都可誘發(fā)機組脫網(wǎng)[8]。而大規(guī)模風電場中，風能分布的時空差異性導致風電機組運行狀態(tài)分散，如某49.5MW（58×850kW）風電場，機組間端電壓的*大偏差達0.07(pu)[9]，接近可誘發(fā)機組脫網(wǎng)的電壓跌落幅度。因此，降低風電機組端電壓差異，提高風電場整體電壓水平是提高風電機組/場聯(lián)網(wǎng)運行**性的重要途徑。
雙饋感應風電機組具有一定的無功調(diào)控能力。但由于機組往往以單位功率因數(shù)運行，機組無功調(diào)控潛能未被利用，并且由于風能的低功率密度特性，大部分時間風電機組均處于輕載狀態(tài)，風電機組無功調(diào)控潛能很大。
目前國內(nèi)外學者針對風電機組參與風電場無功調(diào)控開展了大量研究。文獻[10]提出了一種降低永磁直驅(qū)風電機組有功出力來增加其無功出力的風電場無功電壓控制策略，其中各機組無功輸出按其有功輸出占比來分攤。
文獻[11]提出一種基于風電功率預測數(shù)據(jù)預先投切電容器組的風電場無功電壓控制策略。文獻[12]提出一種無功電壓實時協(xié)調(diào)控制策略，并建立風電場實時協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（RTCCS）。
上述研究聚焦于風電場并網(wǎng)點電壓控制。事實上，為提高風電場聯(lián)網(wǎng)運行**性，不僅需要對并網(wǎng)點電壓水平進行調(diào)控，同時還需改善集電系統(tǒng)電壓水平，特別是需要提升機端電壓*低機組的電壓水平以增強風電機組抵御電網(wǎng)擾動能力，進而提升整體風電場聯(lián)網(wǎng)運行**。
本文利用風電場集電系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)特點，提出了一種基于網(wǎng)絡分析的風電場無功優(yōu)化控制策略，即根據(jù)電網(wǎng)無功指令，運用以網(wǎng)絡分析為基礎(chǔ)的非迭代方法求得各風電機組的無功參考輸出，通過調(diào)控風電機組無功功率輸出來減小機端電壓差異，在此基礎(chǔ)上，再利用機組剩余無功調(diào)控潛能優(yōu)化集電系統(tǒng)電壓水平，此算法簡便、耗時短。
結(jié)論
針對風電場并網(wǎng)電壓調(diào)控問題，提出了一種通過調(diào)控風電機組無功輸出以改善機組端電壓分布的均衡性、進而改善整個集電系統(tǒng)電壓水平的風電場無功電壓控制策略，各風電機組參考無功功率是利用集電系統(tǒng)機端電壓-注入無功功率特性，根據(jù)電網(wǎng)無功指令基于網(wǎng)絡分析非迭代直接計算求得，算法簡單、計算速度快.
算例分析結(jié)果表明，在輕載、近滿載工況下，通過優(yōu)化風電機組無功出力，可使機端電壓差異性控制在0.001(pu)之內(nèi)；在此基礎(chǔ)上，進一步挖掘機組無功調(diào)控能力，提升了集電系統(tǒng)電壓水平，降低了集電系統(tǒng)網(wǎng)損，提高了風電場聯(lián)網(wǎng)運行的**性和經(jīng)濟性。
