陆上风电场无功补偿设备设计方案浅析及建议

发表时间：2019-07-24T13:42:41.550Z 来源：《电力设备》2019年第5期作者：白国成[导读] 摘要：随科学技术的快速发展，风电场无功补偿设备种类越来越多，在风电场内如何快速选型，本文进行无功补偿不同产品进行对比分析，并提出推荐建议，希望能为新建风电项目无功补偿设备选型设计提供一定帮助。（华润电力控股有限公司广东省深圳 518000）

摘要：随科学技术的快速发展，风电场无功补偿设备种类越来越多，在风电场内如何快速选型，本文进行无功补偿不同产品进行对比分析，并提出推荐建议，希望能为新建风电项目无功补偿设备选型设计提供一定帮助。关键词：SVG设备；水冷；集装箱式

1、概述

依据《关于印发风电并网运行反事故措施要点的通知》国网电网调【2011】974号文要求，风电场应配置足够容量的动态无功补偿容量，且动态调节的相应时间不大于30ms。传统的无功补偿装置已不能满足响应时间要求，传统的SVC各类设备均已不再适用。2012年前后，市场开始推出响应时间小于30ms 的SVG设备应用于风电场。

目前SVG设备也分为降压型和直挂型，安装方式分为传统建筑物方式和集装箱式；冷却方式分为风冷和水冷，新建风电项目如何快速选择最适合的项目，本文逐一进行对比分析，并提出推荐建议。

2、降压型和直挂型设备对比分析：

根据运行电压等级，风电场SVG设备可以分为降压型和直挂型，对比分析如下：

结论：降压式SVG设备相对成熟可靠，但是单套容量较小。建议目前在容量需求≤15Mvar及升压站尺寸充足的风电场优先使用相对成熟可靠的降压型SVG设备；在容量需求＞15Mvar的风电场内使用直挂型SVG设备。

3、SVG设备安装方式对比分析

SVG设备的安装方式有两种：传统建筑物内安装、集装箱内安装(图1)。

图1 图2： SVG风冷、水冷型设备

结论：集装箱式SVG设备在标准化、现场施工量、施工周期等方面优势明显，推荐使用集装箱安装方式，但需要在集装箱的防尘、防腐、强度、使用寿命等方面提出要求。

4、SVG设备冷却方式对比分析

无功补偿SVG设备的冷却方式分为两种：风冷、水冷，如图2：无功补偿SVG强制风冷、水冷型设备的对比分析如下：

风电场动态无功补偿装置性能分析与比较

风电场动态无功补偿装置性能分析与比较牛若涛 (北京京能新能源有限公司内蒙古分公司,内蒙古呼和浩特　010070) 摘　要:近年来,随着风力发电接入电网规模的逐步扩大,风电场无功补偿装置的补偿能力和响应时间等参数越来越受到各方重视。同时,随着电力电子技术的快速发展,应用于风电无功补偿装置的新材料新工艺也不断涌现。文章简要介绍风电场无功补偿装置的发展历史,重点介绍目前常用的各种风电场无功补偿装置的工作原理和系统组成,对各种补偿装置的运行特性、主要参数进行了详细的分析与比较。关键词:静止型动态无功补偿;SVC;T CR;SVG 中图分类号:T M7 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)23—0095—03 2011年是我国陆上风电产业继续发展的一年,仅内蒙古地区就增加吊装容量3736.4M W,累计容量17594.4M W。随着区域性风电场开发容量的逐渐扩大,风电机组并网对系统造成的影响越来越明显。国内目前的风电场大多采用感应式异步发电机,并入电网运行时需要吸收系统的无功功率。在风电场集电线路母线安装无功补偿设备则可以提供异步发电机所需的无功功率,降低电网因输送无功功率造成的电能损耗,改善电网的运行条件。本文结合目前风电场广泛使用的不同类型无功补偿装置的运行维护经验,从无功补偿装置的原理、系统组成及功能特性等方面进行了对比分析,得出了风电场最优的无功补偿配置方案。 1　无功补偿装置发展风力发电机组多数是异步发电机组,输出有功功率的同时,需要从电网吸收一定的无功功率,容易引起并网点的电压波动,通常采用在风电场集电线路母线上安装静止型无功补偿装置SVC(Static V ar Compensator)的方式进行治理。SVC的发展历程大体可分为如下三个阶段: 第一阶段:早期的并联电容器组静态补偿装置,用电容器补偿容性无功。后来的磁阀式可控电抗器(M CR),采用直流助磁原理,利用附加直流励磁磁化铁心(自耦电抗器),改变铁心磁导率,实现电抗值的阶段性连续调整。这两种补偿方式调节能力差,目前已经基本淘汰。第二阶段:晶闸管控制电抗器(TCR——Thy ristor Co ntro lled Reactor)与固定电容器(FC——Fixed Capacitor)配合使用的静止型动态无功补偿装置(TCR+FC),是目前风电场广泛采用的比较成熟的无功补偿方式,能够跟踪负荷变化,实现实时补偿。第三阶段:基于电压源型逆变器原理的静止型动态无功发生器SVG(Static v ar g enerato r),国际上又称STAT COM(静止同步补偿器——Static Sy nchr ono us Compensato r,简称ST ATCOM),是近年推出的新型无功补偿装置,关键部件采用大功率绝缘栅双极型晶体管(IGBT——Insulated Gate Bipo lar T ransistor)可实现双向补偿,既能输出感性无功又能输出容性无功。 2　各种无功补偿装置原理简介 2.1　TCR型SVC 原理图1　T CR型SVC原理图与波形图如图1所示,U为负荷侧交流电压,Th1、T h2为两个反并联可控硅,在一定范围内控制其导通,则可控制电抗器流过的电流i。 i= 2 V (cos -cos t) 为Th1和Th2的触发角。 i的基波电流有效值为: 95 　2012年第23期内蒙古石油化工

风电场无功补偿相关问题及解决办法

[转载]风电场无功补偿相关问题及解决办法(一) 一般来说,风电场的无功功率需求来自于两个方面：风机与变压器。其中变压器的无功损耗又分为正常运行时的绕组损耗和空载运行时的铁心损耗。无论是否运行,只要变压器与主网联接,铁心的励磁无功损耗总是存在的。 1.风力发电系统简介随着经济的快速增长和社会的全面进步，我国的能源供应和环境污染问题越来越突出。开发和利用可再生能源的需求更加迫切。风能作为可再生能源中最重要的组成部分和唯一经济的发电方式，由于其清洁无污染、施工周期短、投资灵活、占地少，具有良好的社会效应和经济效益，已受到世界各国政府的高度重视。随着风力发电技术的快速发展和国家在政策上对可再生能源发电的重视，我国风力发电建设已进入了一个快速发展的时期。我国风资源较丰富，但适合大规模开发风电的地区一般都处于电网末端，由于此处电网网架结构较薄弱，因此大规模风电接入电网后可能会出现电网电压水平下降、线路传输功率超出热极限、系统短路容量增加和系统暂态稳定性改变等一系列问题。随着风电场规模的增大，风电场与电网之间的相互影响越来越大而系统对风力发电系统的要求也越来越严格。对风电系统主要的两个要求是正常运行状态下的无功功率控制和故障状态下的穿越能力。一般来说，风电场的无功功率需求来自于两个方面：风机与变压器。其中变压器的无功损耗又分为正常运行时的绕组损耗和空载运行时的铁心损耗。无论是否运行，只要变压器与主网联接，铁心的励磁无功损耗总是存在的。风力发电系统中，风力发电机是能量转换的核心部分，风力发电机系统按照发电机运行的方式来分，主要有恒速恒频风力发电系统和变速恒频风力发电系统两种。对于恒速恒频发电机组，普遍采用普通异步发电机，这种发电机正常运行在超同步状态，转差率s 为负值，电机工作在发电机状态，且转差率的可变范围很小（s<5%），风速变化时发电机转速基本不变。在正常运行时无法对电压进行控制，不能象同步发电机一样提供电压支撑能力，不利于电网故障时系统电压的恢复和系统稳；发出的电能也随风速波动而敏感波动，若风速急剧变化，感应电机消耗的无功功率随着转速的变化而不断变化。由于恒速恒频发电机组自身不能控制无功交换并且需要吸收一定数量的无功功率，因此通常在机组出口端并联电容器组，但是单纯地依赖常规的补偿电容器是无法满足无功功率补偿要求，可能会引起风电机组发出电能质量问题，如电压闪变、无功波动以及故障条件下的穿越能力。因此，恒速恒频发电机组需要静止无功补偿装置来优化其在正常条件和故障状态下的运行。在工程中通常采用静止无功补偿器SVC或STATCOM来进行无功调节，采用软起动来减小起动时发电机的电流。恒速恒频发电机组适合用于小功率，通常不高于600 kW的系统。

风电场无功补偿相关问题及解决办法

风电场无功补偿相关问题及解决办法 1. 风力发电系统简介随着经济的快速增长和社会的全面进步，我国的能源供应和环境污染问题越来越突出。开发和利用可再生能源的需求更加迫切。风能作为可再生能源中最重要的组成部分和唯一经济的发电方式，由于其清洁无污染、施工周期短、投资灵活、占地少，具有良好的社会效应和经济效益，已受到世界各国政府的高度重视。随着风力发电技术的快速发展和国家在政策上对可再生能源发电的重视，我国风力发电建设已进入了一个快速发展的时期。我国风资源较丰富，但适合大规模开发风电的地区一般都处于电网末端，由于此处电网网架结构较薄弱，因此大规模风电接入电网后可能会出现电网电压水平下降、线路传输功率超出热极限、系统短路容量增加和系统暂态稳定性改变等一系列问题。随着风电场规模的增大，风电场与电网之间的相互影响越来越大而系统对风力发电系统的要求也越来越严格。对风电系统主要的两个要求是正常运行状态下的无功功率控制和故障状态下的穿越能力。一般来说，风电场的无功功率需求来自于两个方面：风机与变压器。其中变压器的无功损耗又分为正常运行时的绕组损耗和空载运行时的铁心损耗。无论是否运行，只要变压器与主网联接，铁心的励磁无功损耗总是存在的。风力发电系统中，风力发电机是能量转换的核心部分，风力发电机系统按照发电机运行的方式来分，主要有恒速恒频风力发电系统和变速恒频风力发电系统两种。对于恒速恒频发电机组，普遍采用普通异步发电机，这种发电机正常运行在超同步状态，转差率s 为负值，电机工作在发电机状态，且转差率的可变范围很小(s<5%)，风速变化时发电机转速基本不变。在正常运行时无法对电压进行控制，不能象同步发电机一样提供电压支撑能力，不利于电网故障时系统电压的恢复和系统稳;发出的电能也随风速波动而敏感波动，若风速急剧变化，感应电机消耗的无功功率随着转速的变化而不断变化。由于恒速恒频发电机组自身不能控制无功交换并且需要吸收一定数量的无功功率，因此通常在机组出口端并联电容器组，但是单纯地依赖常规的补偿电容器是无法满足无功功率补偿要求，可能会引起风电机组发出电能质量问题，如电压闪变、无功波动以及故障条件下的穿越能力。因此，恒速恒频发电机组需要静止无功补偿装置来优化其在正常条件和故障状态下的运行。在工程中通常采用静止无功补偿器SVC或STATCOM来进行无功调节，采用软起动来减小起动时发电机的电流。恒速恒频发电机组适合用于小功率，通常不高于600 kW的系统。

风电场无功补偿计算

风电场无功补偿计算摘要：电力系统的无功平衡和无功补偿是保证电压质量的基本条件之一，是保证系统安全稳定运行和经济运行的重要保障。随着风力发电在电力能源中所占比例增大，大规模风电场并网运行后，其无功补偿对局部电网的调教作用将更加明显。本文分析了影响风电场无功平衡的几个重要因素，虑影根据某风电场风机出力情况，计算风电场升压站的无功缺额，提出了无功配置建议。关键词：风电场、无功补偿 1、引言近年来我国风电产业取得了巨大进步，随着风电技术的日益成熟，风电已从过去的自发自用、独立运行的小型风力发电机发展成为多机联合并网运行的大型风力发电场。然而，风能的随机性和不可控性决定了风电机组的出力具有波动性和间歇性的特点：且风机大多为异步发电机，其运行特性与同步机有本质的区别。因此，大风电接入系统和远距离输送，往往存在无功平衡、电压稳定、输电通道允许的送电容量问题，有时会制约风电的发展【1、2】。风机为异步机，需吸收无功来发出有功。现大风机多为交流励磁双馈电机，采用恒功率因素控制模式的双馈电机能够提供一定动态无功支持，但其无功调节能力有限【3】。交流励磁双馈电机变速恒频风力发电技术是目前最有前景的风力发电技术之一，已成为国内、外该领域研究的热点。此方案最大的优点是减小了功率变换器的容量，降低了成本，且可以实现有功、无功的独立灵活控制。但其核心技术掌握在国外制造商手中，出厂风机的功率因素固定，不易在运行中进行调整，现阶段风电场的功率因素调节一般都为机组停机后进行调节，因此有必要对风电场的无功补偿计算，以确定风电场的无功补偿配置。 2、无功配置容量计算风电场的无功容量平衡一般考虑有，风机的发出无功、电缆的充电功率、升压变的无功损耗、需向主网提供的无功功率。 1）风机的无功出力风力发电机在向系统送出有功的同时，一般也同时送出无功，由于风机类型的限制，功率因素不易在运行中进行调整，其中出厂功率因素一般整定在1，或者0.98。若发出的功率，风机的无功出力为，其值为：

风电场无功补偿的目的和技术措施

风电场无功补偿的目的和技术措施班级：2014021班学号：20140204 姓名：薛钰摘要：随着风电技术的日益成熟，风力发电凭借其独有的优势，成为非化石燃料发电的重要来源。目前在风电接入电力系统方面，国内外学者进行了大量的探索和研究，并取得了诸多研究成果，但仍然存在着一些问题，如随着风电场规模的逐步扩大和风电容量在电网中的比例的逐渐增加，风电并网运行给区域电网所带来的影响逐渐暴露出来。作为新能源的重要组成部分，风能是一种可再生且无污染的能源，对风能的开发和利用得到了世界各国越来越多的关注和重视，与风电相关的技术和产业正在迅猛发展。文章分析了风电场中的无功补偿技术，总结了风电场无功补偿的特点，对无功补偿的方式进行了比较，提出了风电场中无功补偿的要点。一．国内风力发电发展概况我国是一个人口众多，资源相对不足的国家，能源利用方面结构又极不合理。有数据显示，截止到2008 年，尽管我国发电总装机容量达到7．92 亿千瓦，位居世界第二。但其中以煤为主的火电机组占比高达80％，电源结构不合理[8]。同时，由于我国正处在工业化和城镇化加快发展的阶段，能源消耗较高，消费规模不断扩大，特别是目前我们的经济增长方式还是高投入、高消耗、高污染的粗放型，这就加剧了能源的供求矛盾和对环境的污染。如 2008 年我国的石油对外依存度已达49．8％，我国二氧化硫排放量已居世界第一，二氧化碳排放量为世界第二，能源安全和环境问题正成为制约经济和社会发展的重要瓶颈。有关专家也已指出，随着我国工业化进程的继续深入，经济发展面临的能源、环境压力将会更大，加快发展替代能源已成为当务之急。由此可见，能源问题已经成为制约经济和社会发展的重要因素，要解决我国的能源问题，一个最好的出路就是发展新的清洁的可再生能源，其中合理的开发和利用风能成为解决问题的一种最有效的方法。国家发改委能源研究所原所长周风起认为：“风电是目前最具有竞争力、最可能实现商业化的可再生能源品种。太阳能目前还太贵，生物质能的产业化还很落后。”此外，利用风力发电的优势还主要表现在：太阳能的有效利用还与天气有关．而风机却不受天气影响可以昼

风电并网技术标准(word版)

ICS 备案号: DL 中华人民共和国电力行业标准 P DL/Txxxx-200x 风电并网技术标准 Regulations for Wind Power Connecting to the System (征求意见稿) 200x-xx-xx发布200x-xx-xx实施中华人民共和国国家发展和改革委员会发布

DL/T —20 中华人民共和国电力行业标准 P DL/Txxxx-2QQx 风电并网技术标准 Regulations for Wind Power Connecting to the System 主编单位:中国电力工程顾问集团公司批准部门:中华人民共和国国家能源局批准文号:

前言根据国家能源局文件国能电力「2009]167号《国家能源局关于委托开展风电并网技术标准编制工作的函》，编制风电并网技术标准。《风电场接入电力系统技术规定》GB/Z 19963- 2005于2005年发布实施，对接入我国电力系统的风电场提出了技术要求。该规定主要考虑了我国风电尚处于发展初期，风电机组制造产业处于起步阶段，风电在电力系统中所占的比例较小，接入比较分散的实际情况，对风电场的技术要求较低。根据我国风电发展的实际情况，各地区风电装机规模和建设进度不断加快，风电在电网中的比重不断提高，原有规定已不能适应需要。为解决大规模风电的并网问题，在风电大规模发展的情况下实现风电与电网的协调发展，特编制本标准。本标准土要针对大规模风电场接入电网提出技术要求，由风电场技术规定、风电机组技术规定组成。本标准由国家能源局提出并归口。本标准主编单位:中国电力工程顾问集团公司参编单位:中国电力科学研究院本标准主要起草人：徐小东宋漩坤张琳郭佳李炜李冰寒韩晓琪饶建业佘晓平

国家电网风电场接入电网技术规定

国家电网风电场接入电网技术规定（试行） 1范围本规定提出了风电场接入电网的技术要求。本规定适用于国家电网公司经营区域内通过110（66）千伏及以上电压等级与电网连接的新建或扩建风电场。对于通过其他电压等级与电网连接的风电场，也可参照本规定。 2规范性引用文件下列文件中的条款通过本规定的引用而成为本规定的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规定；凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用范围于本规定。 GB 12326－2000 电能质量电压波动和闪变 GB／T 14549－1993 电能质量公用电网谐波 GB／T 12325－2003 电能质量供电电压允许偏差 GB／T 15945－1995 电能质量电力系统频率允许偏差 DL 755－2001 电力系统安全稳定导则 SD 325－1989 电力系统电压和无功技术导则国务院令第115号电网调度管理条例（1993） 3 电网接纳风电能力（1）风电场宜以分散方式接入系统。在风电场接入系统设计之前，要根据地区风电发展规划，对该地区电网接纳风电能力进行专题研究，使风电开发与电网建设协调发展。（2）在研究电网接纳风电的能力时，必须考虑下列影响因素： a）电网规模 b）电网中不同类型电源的比例及其调节特性 c）负荷水平及其变化特性 d）风电场的地域分布、可预测性与可控制性（3）在进行风电场可行性研究和接入系统设计时，应充分考虑电网接纳风电能力专题研究的结论。为便于运行管理和控制，简化系统接线，风电场到系统第一落点送出线路可不必满足“N－1”要求。 4 风电场有功功率（1）基本要求在下列特定情况下，风电场应根据电力调度部门的指令来控制其输出的有功功率。 1）电网故障或特殊运行方式下要求降低风电场有功功率，以防止输电线路发生过载，确保电力系统稳定性。 2）当电网频率过高时，如果常规调频电厂容量不足，可降低风电场有功功率。（2）最大功率变化率最大功率变化率包括1min功率变化率和10min功率变化率，具体限值可参

南方电网风电场无功补偿及电压控制技术规范QCSG1211004

. Q/CSG 中国南方电网有限责任公司企业标准南方电网风电场无功补偿及电压控制技术规范

目次前言............................................................................. II 1 范围 (3) 2 规范性引用文件 (3) 3 术语和定义 (3) 4 电压质量 (5) 4.1 电压偏差 (5) 4.2 电压波动与闪变 (5) 5 无功电源与容量配置 (5) 5.1 无功电源 (5) 5.2 无功容量配置 (5) 6 无功补偿装置 (5) 6.1 基本要求 (5) 6.2 运行电压适应性 (6) 7 电压调节 (6) 7.1 控制目标 (6) 7.2 控制模式 (6) 8 无功电压控制系统 (6) 8.1 基本要求 (6) 8.2 功能和性能 (6) 9 监测与考核 (7) 9.1 无功和电压考核点 (7) 9.2 无功和电压考核指标 (7) 9.3 无功和电压监测装置 (7) 10 无功补偿及电压控制并网测试 (7) 10.1 基本要求 (7) 10.2 检测内容 (7)

前言本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。本规定由中国南方电网有限责任公司系统运行部提出、归口并负责解释。本标准起草单位：中国南方电网有限责任公司系统运行部，广东电网有限责任公司电力科学研究院本标准主要起草人：吴俊、曾杰、苏寅生、盛超、陈晓科、宋兴光、李金、杨林、刘正富、王钤、刘梦娜

南方电网风电场无功补偿及电压控制技术规范 1 范围本标准规定了风电场接入电力系统无功补偿及电压控制的一般原则和技术要求。本标准适用于通过35kV及以上电压等级输电线路与电力系统连接的风电场，通过其他电压等级集中接入电网的风电场可参照执行。 2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 12325 电能质量供电电压偏差 GB/T 12326 电能质量电压波动和闪变 GB/T 19963 风电场接入电力系统技术规定 GB/T 20297 静止无功补偿装置（SVC）现场试验 GB/T 20298 静止无功补偿装置（SVC）功能特性 SD 325 电力系统电压和无功电力技术导则（试行） DL/T 1215.1 链式静止同步补偿器第1部分：功能规范导则 DL/T 1215.4 链式静止同步补偿器第4部分：现场试验 Q/CSG110008 南方电网风电场接入电网技术规范 Q/CSG 110014 南方电网电能质量监测系统技术规范 Q/CSG 1101011 静止同步补偿器（STA TCOM）技术规范 3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。 3.1 风电机组wind turbine generator system; WTGS 将风的动能转换为电能的系统。 3.2 风电场wind farm；wind power plant 由一批风电机组或风电机组群（包括机组单元变压器）、汇集线路、主变压器及其他设备组成的发电站。 3.3 风电场并网点point of interconnection of wind farm 风电场升压站高压侧母线或节点。 3.4 公共连接点point of common coupling 风电场接入公用电网的连接处。

风电场无功补偿装置介绍

一、风电场无功补偿装置介绍风力发电系统的特点决定风电场必须需要加装无功补偿装置，目前常用的无功补偿装置主要有磁控式电抗器MCR、静止无功补偿器SVC、静止同步补偿器STATCOM。三种补偿装置的基本功能相似，但其在技术原理、性能指标、实施效果上有较大区别。 MCR属于第二代无功补偿装置，其基本原理是调节磁控电抗器的磁通来调节其输出无功电流，仅采用少量的晶闸管器件。其优点是：由于仅采用少量的晶闸管，其成本相对较低；关键器件为磁控电抗器，可直挂35kV电网。其缺点是：响应速度较慢（通常为秒级），输出谐波含量较大且波动范围较大，实际损耗较大（一般大于2%）。MCR产品在国内出现于上世纪90年代，由于其电抗器制造难度较大、损耗大等缺点，在国内没有得到大规模的推广。 SVC也属于第二代无功补偿装置，其基本原理是调节晶闸管的触发角度来调节串联电抗器的输出感性无功电流，其输出的容性无功电流需要通过并联电容器来解决。其优点是：技术稍先进，因采用晶闸管器件（半控型器件），响应速度较快，能够迅速连续调节系统无功功率，具有较强的动态无功补偿的能力。其缺点是：需要采用大量的晶闸管元件，成本较高；谐波含量大且波动范围大，因此需要加装不同次的滤波装置，易与系统发生谐振造成电容器爆炸或电抗器烧毁事件，大量应用易造成系统不稳定；占地面积大，施工周期较长。 STATCOM属于国际上最新的第三代无功补偿装置，其基本原理是以电压型逆变器为核心的一个电压、相位和幅值均可调的三相交流电源，可发出感性或容性无功功率。其优点是：技术先进，因采用IGBT件（全控型器件）响应速度较快，能够迅速连续调节系统无功功率，能够抑制电压波动和闪变；对系统电压跌落不敏感，可在低电压下稳定运行，具有较强定的低电压穿越能力；谐波含量很小，且不与系统发生谐振，不需要加装滤波装置；占地面积小且施工周期短；运行损耗小（1%左右）。其缺点是：需要采用大量的IGBT元件（其价格高于晶闸管），成本较高。从系统稳定的角度来讲，对于SVC/MCR装置，其无功输出特性会随着电压的降低呈平方关系下降。在风机转速降低时，发电机需要从电力系统吸收更多的无功功率，这将导致发电机端部的电压水平继续降低。而安装在风电场的SVC/MCR装置，无功功率输出能力此时恰恰随着电压的降低大幅度减弱，导致对电网的无功功率需求继续增加。如果此时没有足够的电容器容量投入，则可能引发连锁反应，最终导致风电场的电压崩溃。与SVC/MCR相比，STATCOM 的无功控制能力不受系统电压影响，在暂态下的电压支撑能力强于SVC/MCR，因此更能满足风电场对无功补偿的需求。从经济效益方面分析。对于49.5M的风电场，以安装12Mvar左右的无功补偿装置为例。对于提高功率因数来讲，三种补偿装置都可以将功率因数提高到0.95以上，满足系统并网要求，并且为用户减少大量的无功电费支出；在运行损耗方面，如考虑12M的补偿装置年运行小时数为6000小时，STATCOM的平均运行损耗比SVC/MCR低1%以上，则每年可减少损耗720MW.h，每年可节约运行电费36万。STATCOM占地面积小，在施工用地上可为用户节省投资。STATCOM的运行不会与系统发生谐振，补偿特性不受系统电压波动的影响，特别在系统电压突然变低时，可发挥其优越的补偿特性，对电网电压起到强有力地支撑，维持电网电压的稳定。

风电场无功补偿装置运行规程

风电场无功补偿装置运行规程 1 主题内容与适用范围 1.1本规程规定了风电场无功补偿装置的运行方式、运行维护、巡回检查、运行操作、异常和事故处理等。 1.2本规程适用于运行人员和生产管理人员对风电场无功补偿装置的运行管理。 2 引用标准及参考资料 DL/T 1040-2007 《电网运行准则》 DL 755-2001 《电力系统安全稳定导则》《电力系统调度管理规程》（2007-11-01发布）动态无功补偿装置SVG、电容器组设备说明书 3 运行规定 3.1 设备名称 3.1.1满足电站无功需求、维持站内电压稳定的装置称为无功补偿设备。 3.1.2无功补偿设备包括SVG、电容器组及其附属设备。 3.1.3SVG由功率柜、升压变压器、冷却设备、监控系统、配电装置、

控制系统、保护装置等设备组成（主要设备的双重编号描述）。 3.1.4电容器组由电容器、电抗器、放电线圈、控制系统、保护装置等设备组成（主要设备的双重编号描述）。 3.2 管辖范围石井风电场220KV升压站的35KV单母线装设一套36.4Mvar(1套±10 Mvar SVG﹢2套13.2 Mvar FC)无功补偿设备；无功补偿设备属当班值长管辖，投退无功补偿装置应按调度指令进行。 3.3 无功补偿设备投运基本要求 3.3.1应有设备试验报告、调试报告、交接验收报告及竣工图等。3.3.2应有设备出厂的试验报告、质量证书，包括必要的检测、检验报告。 3.3.3应有设备制造商提供的有效版本的设备维护手册，包括主要部件的更换说明、电气及机械图纸。 3.3.4所属设备标示齐全。 3.3.5所属设备调试、试验工作全部结束，具备投运条件。 3.4 对运行人员的要求 3.4.1接受并完成设备厂家的培训，培训成绩合格。 3.4.2熟悉设备手册中所有的安全说明和有关安装、操作和维护的规定。

南方电网风电场无功补偿及电压控制技术规范QCSG1211004-2016

Q/CSG 中国南方电网有限责任公司企业标准南方电网风电场无功补偿及电压控制技术规范

浅谈动态无功补偿装置(SVG)在风电场的应用

浅谈动态无功补偿装置(SVG)在风电场的应用发表时间：2019-06-10T10:23:50.077Z 来源：《电力设备》2019年第3期作者：李银华 [导读] 摘要：随着风电场建设规模的增大，装机容量的大幅上升，其接入系统后对电网的影响也日益严重，而SVG动态无功补偿装置在满足无功功率、谐波治理，提高功率因数及电能质量，降低损耗，调整电压等方面起着重要作用。（福建省福能新能源有限责任公司福建省漳州市 363000）摘要：随着风电场建设规模的增大，装机容量的大幅上升，其接入系统后对电网的影响也日益严重，而SVG动态无功补偿装置在满足无功功率、谐波治理，提高功率因数及电能质量，降低损耗，调整电压等方面起着重要作用。关键词：风电场SVG；动态无功补偿装置风资源的不确定性和风电机组本身的运行特性使风电机组的输出功率是波动的，导致并网功率因数不合格、电压波动和闪变等问题，对于大容量风电场接入系统时还存在稳定性问题，都需要动态无功补偿系统。另一方面，系统电压的波动也会对风机的正常运行造成影响。而且随着技术的发展和完善，SVG的优势越来越明显，在风电场的设计中，无功补偿装置也越来越多的采用了SVG技术。一、风电场无功消耗分析风电场无功消耗主要有以下几个方面: 1.风力发电机组的无功消耗,不同机型,不同的机组内无功配置,无功消耗也不同。 2.与风力发电机配套的箱式变压器的无功消耗，一般消耗无功的比例为箱变容量2%-4%，与箱变的短路阻抗有关。 3.风力发电机组配电线路的无功消耗,电缆线路还是架空线路也不同，-般而言:电缆产生无功，架空线路消耗无功。 4.风力发电场升压主变的无功消耗。一般消耗无功比例为变压器容量的3%左右。二、风电场对无功补偿的要求当前风电场成熟的设计运行模式是相对较小容量的单台风机由1台箱式变压器升压接至集电线路，多台并联连接后接至统一的35 kV母线上，一个中等规模的风电场需要数十台箱式变压器。依据风能特性,风电场的有功是随机、动态变化的，因此风电场的无功需求也是随机、动态变化的。风电场变化的无功将会将会给数量众多的风力发电机组、箱式变压器以及主变压器和长距离的输电线路等带来无功损耗。为解诀并网风电带来的电压及谐波问题，就需要风电场有动态、宽幅可调的无功容量及消谐能力，以减少风力发电功率波动对电网电压的影响,提高系统的稳定性。风电场的无功电源包括风力发电机组和风电场的无功补偿装置。目前，风电场主要采用双馈型和永磁直驱型风电机组，绝大多数风电场的风电机组功率因数设定为1,虽然提出了风电场的机组必须采用恒压或恒功率因数控制方式，从而释放机组的无功容量的要求,但预计机组难以满足无功控制的要求。由于风电机组无功出力自动调整能力不足,且风电有功出力预测预报精度不高，电压波动幅度及时刻也难以准确预测,因此，固定无功补偿装置已不能满足风电场的运行要求，必须采用使用静止型动态无功补偿装置(SVC、SVG)调节风电场的无功。电网公司对风电场动态无功补偿装置的要求是:风电场要综合考虑各种发电出力水平和接入系统各种运行工况下的稳态、暂态动态过程,配置足够的动态无功补偿容量,且动态响应时间不大于30 ms。风电场要确保场内无功补偿装置的动态部分自动调节，确保电容器、电抗器支路在紧急情况下能被自动投切。同时装置能满足谐波治理要求。三、SVG在风电场的应用 SVG电路有电压型桥式和电流型桥式2种类型，在实际应用中，由于运行效率的原因，迄今投入使用的SVG大多为电压型，它的结构简单，能量损耗小，成本低且易控制。本文以漳州隆教风电场为例，其SVG装置就是电压型的，主要由控制柜、功率柜、启动柜、连接变压器和冷却系统五个部分组成。漳州隆教风电场一期装设1套容量为10Mvar 35kV动态无功补偿装置，动态跟踪电网电能质量变化，并根据变化情况动态调节无功输出，实现变电站在任意负荷下的高功率因数运行。装置主要包括：一套额定容量±10Mvar的以大功率可关断电力电子器件组成的逆变器为其核心部分的SVG型静止无功发生器成套装置，并成套配备相应的自动控制监控和保护系统等成套装置，总补偿容量-10Mvar～+10Mvar连续可调，成套装置使用年限不少于20年。漳州隆教风电场二期装设容量为±4Mvar 35kV动态无功补偿装置1套，装置主要包括：一套额定容量±4Mvar的以大功率可关断电力电子器件组成的逆变器为其核心部分的10kV电压等级的SVG型静止无功发生器成套装置和一台额定容量4Mvar的35/10kV油浸式变压器构成，并配备相应的自动控制监控和保护系统等成套装置，并联构成的总补偿容量－4Mvar～＋4Mvar动态连续可调，成套装置使用年限不少于30年。四、SVG的工作原理 SVG的工作原理是将自换相桥式电路通过连接变压器并联在电网上，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位，或者直接控制其交流侧电流就可以使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流，实现动态无功补偿的目的。五、SVG的运行方式成套装置可以以35kV母线无功功率或35KV母线电压作为控制目标，自动无级调节SVG输出容量，在补偿容量足够前提下，可实现变电站接入点的平均功率因数高于0.98，可以预留远期装置联调接口。漳州隆教风电场这两套SVG装置有四种运行方式，设定范围为1～4，1:恒功率因数；2: 恒无功；3:电压稳定；4:负荷补偿。一是恒功率因数方式:该方式用于将系统的功率因数控制在一定范围的场合。装置以系统的功率因数稳定在设定值为目标调节装置的无功输出；二是恒无功方式: 该方式用于令装置输出恒定大小的无功，通过这种方式可以测量装置跟踪无功的准确性和阶跃响应速度；三是电压稳定方式：该方式用于将系统的电压稳定在一定水平的场合，装置以系统的电压稳定在设定电压值为目标调节装置的无功输出；四是负荷补偿方式：运行于该方式时，装置通过检测负荷侧的电流自动调节电流输出，以提高负荷电流的电能质量。六、SVG的功能 SVG 的主要功能如下：（1）提高线路输电稳定性；（2）维持受电端电压，加强系统电压稳定性；（3）补偿系统无功功率，提高功率因数；（4）谐波动态补偿，改善电能质量；（5）抑制电压波动和闪变；（6）抑制三相不平衡。SVG 是基于电压源型变流器的补偿装置，实现了无功补偿方式质的飞跃。它不再采用大容量的电容、电感器件，而是通过大功率电力电子器件的高频开关实现无功能量的变换。

海上风电场无功补偿系统研究

海上风电场无功补偿系统研究发表时间：2017-11-03T15:44:28.870Z 来源：《电力设备》2017年第18期作者：徐雪源魏华栋卢永魁李玮许卫东樊潇 [导读] 摘要：本文首先介绍海上风电场的概貌及其电气结构的特殊性，接着从电力输送、电网规定、大孤岛运行模式三方面阐述对其进行无功补偿的必要性，并结合国外工程的实际经验逐一探讨无功补偿策略。（山东电力工程咨询院有限公司山东济南 250013）摘要：本文首先介绍海上风电场的概貌及其电气结构的特殊性，接着从电力输送、电网规定、大孤岛运行模式三方面阐述对其进行无功补偿的必要性，并结合国外工程的实际经验逐一探讨无功补偿策略。关键词：海上风电场并网标准无功配置原则 0 引言 “十二五”规划明确要求对我国能源产业进行深度变革，发展安全、经济、清洁的新型能源。在新能源发电领域，风力发电是最成熟和最具开发规模及条件的发电方式之一。2005年以来，我国政府颁布一系列相关政策推动风电产业的进步，使近些年来我国风电装机容量增长迅速，实现连年翻倍，甚至成指数增长。目前，世界上一些国家的陆上风能利用已趋于饱和，而海上风电还尚未被充分开发，具有巨大的发展潜力。海上风力发电具有空间广阔、发电量大、风速较稳定、风机机组更大型化等优势，因此大容量远距离的海上风电将是未来风电发展的一个趋势。我国海上风力资源丰富，开发海上风力资源具有重要的现实意义[1，2]。当前我国针对陆上风电的并网标准相对完善，但相关标准尚未覆盖海上风电的一些特有的电气问题。本文结合国外工程的实际经验，考虑海上风电场电气结构的特殊性，探讨其无功补偿策略。 1 海上风电系统概况 1.1 海上风电场电气系统典型的海上风电场主要由风电机组、集电网络、海上升压站和高压出线海缆组成[3]。通常，由6到10台风机组成风机组串，风机组串的电能汇集至中压集电网络，再经海上升压站升压并通过高压海底电缆送至陆上系统，陆上系统可能将电能经过陆上升压站的二次升压送入并网点，也可能直接送入并网点。其中，风电机组的单机容量可达5MW以上，集电网络的电压等级一般为35kV，经海上升压站升压至110kV或220kV。与陆上风电场相比，海上风电场主要具有电缆线路长、电气设备要求高、通达性差、运维成本更高等特点。因此，海上风电场电气系统需要具有更高的可靠性，以保证风电场维持长期稳定运行。 1.2 海上风电场的运行模式在海上风电场的全生命周期内，可能运行于几种不同模式。针对海上风电场的完善的无功补偿策略，应该满足在不同运行模式下无功补偿的要求。 1.2.1并网模式海上风电场在绝大多数时间均运行于该模式，即风场正常并网发电。风场出力可能根据调度指令发生变化。 1.2.2小孤岛模式实际运行中，海上风场可能运行于脱网状态，这有可能是在施工阶段，或者是当风机和海上升压站施工完成，但高压海缆施工延期，或者正常运行状态下高压海缆或者电网侧出现故障使风场脱网，此时风电场需要保持独立运行状态。 1.2.3大孤岛模式如1.2.2节中所述，当风场处于脱网状态下，风机均停止运行。但考虑到海上环境的特殊性，绝大多数风机制造商均要求风机内部重要辅助设备的断电时间不能超过规定限值。这些辅助设备包括风机内部除湿、除盐雾系统，导航照明系统，通讯系统等。长时间停电将严重影响风机寿命，同时也导致风机制造商无法满足相关质保承诺。为实现在风场脱网状态下对风机辅助设备的持续供电，一种可能的设计方案是在海上升压站配置匹配容量的柴油机组，使其在提供平台站用电的同时，具备通过集电网络实现对风机辅助设备供电的能力。这种运行模式即为风场的大孤岛模式。 2 海上风电场无功补偿的技术要求 2.1 高压侧出线海缆无功补偿与风场出力我国已规划的海上风电场装机容量大多在200MW及以上，且设计有海上升压站的风场，离岸距离通常较远[9]。与陆上风电场多采用架空线不同，电力从海上升压站输送至陆上升压站或者集控中心，是通过长达数十公里的海缆，而海缆单位长度电容是架空线路的数倍，