阐析风电场无功电压控制
风电场有功功率和无功功率控制分析
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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风 电场有功功率 和无功功率控制 分析
于 雪峰
（ 国华（ 齐齐哈 尔） 风 电有限公司， 黑龙江 齐齐哈 尔 １ ６ １ ０ ０ ６ ） 摘 要： 现 阶段 ， 风 电场 内的风电机组都是遵照 自治发 电的方式运行 ， 为 了保证风 电场有功和无 功功 率输 出的波动 ， 保证 电网 内的平 衡， 电网在运行过程 中必须 留出足够的旋转备用容量。主要 对风电场 有功功率和无功功率控制进行 了分析 。 关键 词 ： 风 电场 ； 有功功率 ； 无功功率 ； 控制分析 风 电技术发展 的核心是风 电机 组整机及 其关键部 件 的设计 制 表 １东北地区各省风 电场有功功率变化现值 单位 ： ＭＷ 造技术 。目前最 常用 的风 电机组包括 以鼠笼感应 电机作为发电机的 火电机组 火电机组 水 电 １ ｍ ｉ ｎ内可用于调整 风电装 风电坜 １ ｍ ｉ ｎ 总的 定速风 电机组 、 以双馈感应电机作为发 电机 的变速风 电机组 和装配 省份 开机 最低出力 开机 风电功率变化量的最小值 机窖 量 最大 功率变化 率限值， ％ 永磁 同步发 电机 的变速风 电机 组等 。定速风 电机组 与电 网直 接相 黑龙江省 ９ ５ ２ ５ ４ ７ Ｏ ９ ６ ４ ６ ７ ６ ４ ｌ ７ ７ ５ ４ ３ 连， 当风电机组并入电网时需要并人补偿 电容器 以提 高发 电机 的功 辽宁省 １ ０柏６ ４ ６ １ ０ １ ∞６ ｌ１ ５ １ ２ ６ ０ ０ ４ ４ 率 因数 。 胄林省 ５ ７ ４ ７ ２ ８ ７ Ｏ ２ ０ ５ ８ ２ｌ ３ ｏ ２ ８ ２ ８ ７ ５ 伴随着风 电场装机容量 的扩展 ， 风 电场对 电网的有功 和无 功功 率 的影响将越来越 突 出。为 了确保风 电场 以及接入 电网的稳定运 ｆ １ ） ３ ￣ １ １ 果电网故障或其在特殊 的方式下运行 ， 为 了防止 电网中线 行， 需要我们 对风电场接入 时的有功和无功功率进行 细致 的计算 分 路 和变压器等输 电设 备过载 ， 以保证系统稳定性 ， 这个 时候需要 对 析， 并需要研 究所 选用机组 类型的控制特性 。基于发展较薄弱 的地 风 电场有功功率提 出看法 ； （ ２ ） 由于 电网中有功 功率过剩 ， 电网频 率 区， 选用 变速风电机组有利 于维持 系统 电压 的稳定 。 过 高稿 于 ５ ０ ．５ Ｈ ｚ 时） 时， 这个 时候就要求风 电场降低其有功功率 ， １风 电场 有功 功 率控 制 降低 的幅度根据 电网调度部门的指令进行。在严重的情况下 ， 可能 １ ． １ 风电场有 功功率控制 问题 （ ３ ） 还有 一种特殊情况是 出现事故时 ， 如果 风 有功功率控制是风 电场一个非常重要 的能力 。 目前 ， 功率控制 需要切 除整个风 电场 ； 需要 电网调度部 门暂 时将 风电 最普遍 的应用是在发生事故时系统能力 降低 的情况 下 ， 帮助 系统复 电场 的并 网运行危及电网安全稳 定 ， 等 到事故处理完后 ， 电网恢 复正常运行再复原风 电场 的并 原到正常运行 ， 避 免系统 出现过载。需要功率控制能力 的原 因还包 场解列 ， 网运 行 。 括频率控制 ， 但频 率控制在风 电场 中应用不多 。 ２风 电场 无 功 功 率 控 制 和 电压 控 制 在风 电装机 比例较高的 电网， 风电场通过功率控制会对系统事 ２ ． １ 风电场无功功率和 电压调节问题 故复原产生特别明显 的作用 ，在风 电装机 比例较 高的电网地区 ， 功 风 电场为 电网提供无功 的能力尤其 重要 。如果没有无 功 ， 或者 率控制的作用更明显 。 国外对于风 电场并网技术 性文件都规定 了在 无功 注入点之间 的距离太 远 ， 电网电压会恶化 ， 甚至可 能导致 电网 持续运行和切换操作时必须要控制有 功功率 。 一是控 制最 大功率变 崩溃 。 风 电场无功与电压问题是所有风 电场并 网技术性文件的基本 化率 ； 二是特殊情况下控制风 电场 的输 出功率 。 另外 ， 许 多风电并 网 目的是保证风 电场并网点的电压水平 和电网的电压质量。 标准还要 求风 电场 必须具有降低有 功功率和参 与系统一 次调频 的 内容 ， ２ ． ２东北地 区风 电场无功电压控制分 析实例 能力 ， 并规范 了降低功率 的范 围和 响应 时间 ， 并且 参加一 次调频 的 Ｃ ０ １ 子项 目对 内蒙古赤峰市 、 通辽市 、 吉林省 、 黑龙江省 、 辽 宁省 调节系统技术参数（ 死 区、 调差 系数 和响应 时间等） 。 ０ １ ０年规划接人的风电场无 功电压控制进 行研 究 ， 分析风 电场应该 在我 国东北 ， 各地 主要 风电场接人电网的最大容量要受到 当地 ２ 这个无功容量范 围由风 电场额定运行时 的功 电网条件及系统调峰能力的影响 。由于风 电是一种 间歇性 电源 ， 输 具备的无功容量范围 ， 下面以我省电网为例说 明研究 内容 。 我省 ２ ０ １ ０ 出功率超过额定值 ８ ０ ％的概率一般不超过 １ ０ ％ 。对 电网公司和风 率 因数范围所确定。 １ ２ ６ ． ２ Ｍｗ，在 我省 电网 中，将 ５ ０ ０ ｋ Ｖ 电场开发 商来说 ， 风 电场 的输 出功率在某些 情况下 限制 ， 应 该是一 年风 电场总装机 容量将达到 ２ ． ０ Ｐ ｕ或 １ ． ０ ７ Ｐ ｕ ， 在 电网正常运行 和 Ｎ 一 １ 运行两种方式 种 比较好的选择。 这一选择 ， 很好 的解决 了电网改造投资 的问题 ， 同 母线 电压为 １ 时也大大 提高 了电网的利用率 ； 对于风 电场 而言 ， 在相 同的电 网结 下 ，将 Ａ地 区和 Ｂ地 区各 个 风 电场将 其并 网点 的 电压调 整 到 １ ０ ７ Ｐ ｕ或 １ ． ０ Ｐ ｕ 所需要风 电场的功率因数范围进 行了分析 ， 同样 的方 构条件下 ， 可 以建设规模更大 的风 电场 。 法还分析了我省其他风 电场 的功率 因数范围。 分析结果可 以得 出以 １ ． ２东北地 区风 电场有功功率控制研究 下结论 ： 黑龙江省 电网在 ５月份 、 辽 宁省电 网在 ７月份 、 吉林省 电 网在 （ １ ） 在 Ｎ 一 １ 运行方 式下 ， 电网电压支撑 能力较弱 ， 因此对 风 电场 ５月份 的负荷较低 ， 升机方式最小。根据这三省 ２ ０ １ ０ 研究水平年在 （ ２ ） 离 这种 负荷 及开机方式下进行 调峰能力计算 ， 可得到东北地 区可用于 提供的无功支持会 变少 ，部分风 电场 的功率 因数范 围将变 大； 在 电网电压较 高或较低 时 ， 需要 大量 的 调整风电功率变化量的理论最小值 以及风 电场 ｌ ｍｉ ｎ总的最大功率 电网枢纽变 较近的风 电场 ， 无功容量来 调整并网点 的电压 ， 功率 因数会很 低 ； （ ３ ） 对离 电网枢纽 变化 率限值 ， 结果如表 １ 所示 。 其调节电压的功率因数范 围视离 电网电压支撑点 表１ 是在没有 考虑 电网约束 、 风 电机 组性 能指标完全符合要求 变较近的风电场 ， 的 电气距 离的远近不 同而差别很大 ， 同时与其装机容量也有很大关 以及 其他 电网特殊 运行情况 下的结果 。 对离 电网枢纽变较远的风电场 而言 ， 电网较 弱 ， 电压支撑能力不 风电场最 大功率变化率 的影 响因素有很多 ， 主要有风 电场接人 系 ； 系统 的电网状 况 ， 电网 中其他 电源的调节特性 ， 风 电机组运 行特性 足 ，风电场的无功调节对改善地 区电网电压 的作用 比较 明显 ； （ ４ ） 接 ０ ０ ｋ ｖ 站 的风 电场总装机为 １ ３ ５ ０ ＭＷ，已形成百万干 及技术性 能指标等 。 其中电网中水 电机组 的比重对风 电场最大功率 入 Ａ区通榆 ５ 其单个风电场的功率 因数相对较低 ；（ ５ ） 对于接人 Ａ区 变化 率 的影 响最大 ， 但是水 电调节 情况也与很多 因数有关 ， 不 确定 瓦风电基地 ， ５ ０ ０ ｋ ｖ 风 电汇集站 ２ ２ ０ ｋ Ｖ侧 电线 的风电场 ， ５ ０ ０ ｋ Ｖ站 内的变压 器 性很 大 ， 也 比较复杂 。 因此 ， 对 于风 电场最大功率变化率很难给 出一 损耗较大 ，并且 ５ ０ ０ ｋ ｖ变的 ６ ６ ｋ ｖ 侧 的补偿 不能起 到明显的作用 ， 个确定值 。 另外 ， 各个地 区电网的情况也不尽相同 ， 在技术规定 中很 难 给出一个统 一的值适用 于各种情况下 的各 种 电网运 行要求 。因 此时 ，接人 ５ ０ ０ ｋ ｖ 汇集站 的单个 风电场影承担 风电场满发对 ２ ２ ０ ｖ 风 电送 出线路上 的全部损耗 以及风 电场空载时送 出线路上 的亢 此 ，技术规定 中只给 出风 电场最大功率变化 率的推荐 值 。风 电场 ｋ １ ０ ｍｉ ｎ最 大功率 变化量 一般 不超过其 装机容 量 的 ６ ７ ％， １ ｍｉ ｎ最 大 电无 功功率 。 因此 ， 应该要求接人 ５ ０ ０ ｋ ｖ 风 电汇集站 的风电场 的功率 因数 范 功率变化 量一 般不超过其装机容 量的 ２ ０ ％。除了风电场 的最 大功 率变化 率 ， 在电 网紧急情 况下
风电场电压无功协调控制及低电压穿越问题探究
风电场电压无功协调控制及低电压穿越问题探究摘要：文章对风力发电系统的发展现状、特点和运行中的问题进行分析和介绍，并对风电场的电压无功协调控制和低电压穿越能力进行探讨，通过试验分析策略的有效性。
关键词：风电场；电压无功协调控制；低电压穿越1引言在全球能源危机和环境恶化不断加剧的形势下，我国在进行能源结构调整、开发风能、水能等可再生清洁型能源的同时，也提出了在各个行业进行节能减排的号召。
而对于风电企业来说，目前风电场建设的规模、数量和装机容量在不断增加，且风力发电技术的技术含量较高，风力发电技术在快速发展的同时，也暴露出许多由于缺少低电压穿越能力而引起的脱网事故等影响其运行稳定性的问题，严重影响着风电场并网发电的稳定性和供电服务质量，所以风电场运行的安全性和稳定性成为电力行业对风电场关注的重点，本文主要对风电场电压无功协调控制与低电压穿越问题进行研究，以期提高风电场并网运行的安全与稳定。
2风力发电系统概述近年来，尤其是进入本世纪以来，风力发电逐渐成为世界诸多国家的可持续发展战略的重要组成部分，尤其是近几年以来，全球风电产业飞速增长，以欧洲各国以及美国等发达国家为例，其风电发展已经成为重要的战略目标，风电装机容量以及单机容量都呈增加趋势。
而我国的风能资源极其丰富，进入本世纪以来风电装机容量每年都以超过100%的增长速度飞速增长，目前已经成为累积和新增风电装机容量和单机容量最多的国家。
总结其发展情况具有以下特点：一是风电企业的整体规模在不断扩大，而且在所有的发电形式中所占的份额在不断增长；二是风电装机单机容量呈递增趋势；三是以我国为例，我国的风力发电行业正在向着商业化和稳定化方向发展，并且由于海风具有稳定性高、抗干扰性强、风能储量大等优点逐渐成为风电开发的热点；四是风电开发的成本较高，但是目前随着风力发电技术的发展而逐渐降低，而且其风力发电企业的运营成本较其他发电形式要低很多。
但是在风电场的运行过程中，由于电网失压或风电自身中存在的低电压穿越、无功补偿和变流器故障等问题，容易导致风电场在并网运行中出现脱网事故，所以为了确保其运行的稳定性，通常采用桨距失速调节技术、主动失速调节技术、变桨距调节技术和变速恒频技术等对风电机组进行控制，但是由于其并网结构较为薄弱且自动控制技术较低，容易出现风电机组由于缺乏低电压保护而出现各类事故的问题，所以需要对风电场的电压无功协调控制和低电压穿越能力进行研究。
风电场无功补偿与电压控制策略分析
风电场无功补偿与电压控制策略分析摘要：风电作为最成熟的可规模化发展，并具有商业化开发价值的可再生源能源，已成为国家能源结构调整和应对气候变化的重大举措。
我国风电机组的装机容量增长速度较快，目前全国风力发电装机规模已超越核电，成为继煤电、水电之后的中国第三大主力电源。
但是在风力发电并入常规电网的过程中，由于风电出力的随机性和波动性，容易影响常规电网的无功功率和电压的稳定，本文在分析风电场无功电压控制的原则上，研究进行风电场无功补偿和无功电压控制的策略。
关键词：风电场；无功补偿；电压控制1引言我国为了变革能源结构，近年来大力开发和利用新型清洁能源，随着国家对风电上网保障、电能电价、税收优惠、补贴机制、技术支持等全方位风电产业鼓励扶持政策的落地和实施，我国风电也进入高速发展的快车道。
短短几年时间，在装机总量上首次超越美国，跃升为全球第一风电大国。
根据国家能源局统计，2016年全国风电累计并网装机容量1.49亿千瓦，占全部发电装机容量的9%，风电发电量2410亿千瓦时，占全部发电量的4%。
但是由于风能属一次不可控和不可储存能源，使风力发电具有随机性强、波动性大的特点，对常规电网产生诸多不利的影响，其中对电力系统的无功功率分布和电网的稳定运行影响较大，近年来，国内电网也出现过较多风电引起的无功功率和无功电压的问题和事故，因此需要研究风电场无功补偿与电压控制的策略，协调控制风电场无功电压，使之适应常规电网的要求，使电网安全稳定的运行。
2风电场无功电压控制的原则2.1无功补偿原则2.1.1正常时的无功平衡原则因为风电场的并网运行状况会影响电力系统的无功分布，当风电场出力较低时，风电场向电网注入无功；而当风电场出力较大时，风电场又从电网吸收无功功率。
所以需要采取无功补偿策略降低无功远距离传输引起的输电线路损耗，同时将电网电压控制在正常水平，以此平衡风电场的无功功率。
2.1.2故障时的动态无功调节原则当电网发生故障时，系统的电压会发生骤降，此时需要大量的无功功率来提供电压支持，所以要求电网故障时，风电场需具备一定的无功调节容量，将电网的电压稳定到正常水平。
风电场AVC自动电压无功控制概述
风电场AVC自动电压无功控制概述摘要：随着风电场装机容量的增大，并网风电场及其接入地区电网的安全稳定运行日益受到关注，其中一个重要方面就是风电系统的电压和无功功率问题。
大规模风电并网会引起电网电压波动，尤其以接入点的电压波动最为突出。
显然，抑制风电场接入点电压波动需要建立风电场级的AVC（自动电压控制Automatic Voltage Control）系统，这对保障电能质量、提高输电效率、降低网损、实现系统稳定而经济运行、顺应社会发展、共创和谐社会有着长远的意义。
关键词：风电场；AVC；无功控制一、系统架构风电场无功电压控制系统的控制对象包括风电机组、无功补偿装置（SVC、SVG等）以及升压变电站主变压器分接头三部分。
风电场自动电压控制系统应能合理分配风电机组、无功补偿装置的无功出力均衡，保证风电场设备在安全稳定运行的前提下，实现动态的连续调节以控制并网点电压，满足电网电压的要求。
（一）AVC子站控制终端接收调度AVC主站系统的各种遥调指令，并可靠、准确执行，同时将子站相关信息上传到AVC调度主站。
AVC子站系统具有分析和计算功能，通过特定优化策略完成无功在受控源间的分配，达到调压的目的。
子站建立了完整可靠的安全约束条件，从而完成正确的动作。
（二）AVC子站控制终端可以实现对多个无功源的协调控制，同时AVC子站还可以进行进一步的优化，充分考虑设备电气特性、操作特性、设备寿命等因素，结合风电场和电网运行状态采取适合的措施快速响应调节要求。
（三）AVC子站系统控制终端与站内综合自动化系统、风电机组监控系统、无功补偿装置控制器、并联电容器等监控对象相连，完成信息采集和控制调节的功能。
二、风电场AVC控制目标、控制对象及控制模式（一）控制目标AVC子站以风电场高压侧母线电压或上网无功功率为控制目标。
（二）控制对象AVC子站依据调度AVC主站下发的高压母线电压，具备自动对风电场内各种无功设备进行无功电压协调控制的功能。
风电场无功电压控制分析
风电场无功电压控制分析【摘要】风电发展迅猛，但大量风电机组直接接入电网，是对电网安全运营、电能质量保证的重大挑战。
其引起的无功电压问题日益受到关注。
风电场有功出力波动较大，风电场电压波动大，难以满足电网的电压要求，而且各风电场间及与风电汇聚站间彼此缺乏协调，严重时还会导致大规模风机脱网。
需要有一个自动电压控制系统充分利用风电场的风电机组和动态无功补偿装置来对风电场的电压整体调控。
【关键词】风电场；电压控制；无功补偿；静止无功发生器（SVG）；晶闸管控制电抗器（TCR）；磁控电抗器（MCR）；风力发电机组引言近年来，风电行业以一种前所未有的速度迅猛发展。
根据国务院《可再生能源中长期发展规划》，至2020年风电装机将达到1.5亿千瓦。
风力发电自身固有的间歇性特点使风电场有功出力波动较大，且未来时刻的发电功率具有一定不确定性，给电网运行带来极大挑战，其引起的无功电压问题日益受到关注。
根据GB/Z19963—2005《风电场接入电力系统技术规定》的要求，风电场一般均配置一定容量的无功补偿装置，包括可投切电容电抗器、静止无功发生器（SVG）和静止无功补偿器（SVC，其中有晶闸管控制电抗器（TCR）及磁控电抗器(MCR)）。
目前风电接入电网出现了两个特点：（1）单个风电场容量增大；（2）接入电网的电压等级更高。
但风电基地一般都地处电网末端，输电距离远，电压等级高，缺乏强大火电支撑，而增加的风电接入容量与更高的电压等级使得电网受风电影响的范围更广，也使风电接入后的电压控制问题更加突出，主要表现在：（1）缺乏就地控制，风电场电压波动大，难以满足电网的电压考核要求。
（2）各自为政，缺乏协调，严重时导致大规模风机脱网。
随着风电的飞速发展，相关的政策、技术标准也随之出台，现摘取《风电场接入电力系统技术规定》有关无功电压方面的一些具体要求。
风电场的无功电源包括风电机组及风电场无功补偿装置。
风电场要充分利用风电机组的无功容量及其调节能力。
风电场无功功率／电压控制与管理问题探讨
风电场无功功率／电压控制与管理问题探讨作者：艾斯卡尔刘少宇王海龙朱斯来源：《风能》2014年第09期随着风电比例的日益增长，如中国酒泉地区、新疆哈密地区等风电场群大规模集中接入电网并高电压远距离外送案例的不断增加，风电在电力系统中的“地位”在发生变化，风电对电网的影响已经不可忽视，其中风电场的无功功率/电压控制问题尤为突出，电压控制问题影响着整个区域电力系统的安全稳定性和区域电网的运行经济性。
目前市场上流行的风电机组都具备一定的无功调节能力，大多数风电场在其主变低压侧配置了集中型无功功率补偿装置，并实现了风电场的电压控制/无功功率平衡。
目的是为了应对系统安全/稳定运行要求和电网标准规定，同时减少网损。
国家标准GB/T 19963-2011《风电场接入电力系统技术规定》明确规定：“风电场要充分利用风电机组的无功容量及无功调节能力”。
可见，结合风电场无功功率调节现状与需求，让风电机组参与电网的电压/无功功率调节以此增强风电场的电网适应性势在必行。
本文从直驱风电机组单机的无功调节性能出发，结合笔者相关的工作经验，探讨了风电场风电机组无功功率/电压控制与管理方面存在的一些问题，最终分享了一种最新的风电场无功功率和电压管理平台的开发运行经验。
直驱风电机组无功电压控制及存在的问题一、基本原理直驱风电机组输出的全部功率通过同等容量的交-直-交变流器注入电网，即通过全功率变流器并网，实现了变流器电机侧和电网侧的频率/电压解耦，风电机组的并网电气特性独立于发电机，因此风电机组的并网特性主要由变流器电网侧的技术性能决定。
另外，变流器采用了矢量控制技术，风电机组具备了电网侧有功功率和无功功率的解耦控制特性。
其电网侧控制原理图如图1所示。
二、直驱风电机组无功功率调节能力GB/T 19963-2011明确规定：“风电场安装的风电机组应满足功率因数在超前0.95-滞后0.95的范围内动态可调”。
因此直驱风电机组也具备了在额定功率、额定频率下，当电网侧电压在90%-110%额定电压之内时，超前0.95-滞后0.95的范围的无功功率调节能力。
试论风电AVC电压无功控制系统及AGC功率控制系统在风电场的运用
试论风电AVC电压无功控制系统及AGC 功率控制系统在风电场的运用作者：张铁龙来源：《科技创新导报》2017年第12期摘要：风力发电作为新能源的主力发电之一已形成较大规模。
随着风电发电容量占比的快速增长，电力部门对风力发电的电能质量及控制的要求也越来越高。
该文针对目前风力发电项目中普遍采用的AVC电压无功控制系统及AGC功率控制系统的技术方案进行介绍。
关键词：风力发电 AVC AGC 电压无功控制系统功率控制系统中图分类号：TM614 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）04（c）-0012-021 系统概述1.1 AVC电压无功自动控制风电场投入AVC后，根据设定的母线电压值或由中调给定的无功功率或电压曲线进行自动调节，输入电压遥调目标值后，进行无功功率自动控制。
AVC电压无功自动控制系统的控制对象包括：分接头、SVG、风电机组。
所有被控对象都设有功能投切软压板，支持遥控，可实时指定参与/不参与有功/无功控制。
首先通过采集的母线电压、母线无功（主变高压侧无功）等实时数据，计算出电厂侧的系统阻抗，然后通过系统阻抗和设定的目标电压值预测出在设定目标电压值下应从母线注入电网的无功。
获得无功目标值后，先考虑无功补偿系统，无功补偿系统的容量按照其额定容量的95%考虑，如果无功补偿系统容量满足需求，就将目标无功功率都分配给无功补偿系统，不在机组间分配；当无功补偿系统容量不能满足需求时，先给无功补偿系统分配其最大容量（额定容量的95%）的无功功率，然后再将剩余无功功率在各个机群间进行分配，最后机群内对处于运行态的机组间分配，在机群间和机组间分配无功时采取等功率因数法进行分配，同时考虑机组的机组无功上下限。
实现多目标协调优化控制，高压侧电压、低压侧电压、风场无功、风场功率因数；需要借助的控制手段：调节分接头、调节风机无功、调节SVG。
考虑到经济效益等因素，风场无功按照SVG、风机的顺序进行风场无功的分配。
风电场无功与电压控制技术研究综述
风电场无功与电压控制技术研究综述摘要：近年来，随着风电技术的快速进步和国家对新能源的政策支持，我国风力发电事业获得了突飞猛进的发展。
大规模风电并网会对电力系统产生不利影响，需要在风电场场内采取必要的无功补偿措施优化风电场场内潮流分布，减少场内网损，提高电压稳定性。
基于此，对风电场无功与电压控制技术进行研究，以供参考。
关键词：风电场；无功；电压控制引言随着风力发电等新能源在电力系统中所占比重越来越高，新能源场站主动支撑电压的稳定，逐渐成为电力系统维持电压稳定的重要手段，但是由于风电场输出的有功功率受风速影响具有不确定性，风电场可输出的无功功率区间受到有功功率波动的影响，存在不确定性，这使得制定风电场参与无功调压的控制策略变得困难。
1风电场无功分层控制架构对于大规模风电场的并网稳定运行，重点在于将风电场整体与风电机组的无功控制相联合。
考虑到单台风电机组的容量较小，需要对场内风电机组进行共同调节才能对并网点电压起到控制作用。
因此采用分层原则，在风电场级进行无功需求整定，在风电机组级根据实时运行状况调节机组变流器以改变其无功输出。
风电场分层控制原理图。
图中，无功需求整定层可以按照设定的电压参考值或者接受上级调度给出的电压指令，监测当前风电场并网点电压，求解得出风电场无功输出参考值，若整定得出的无功参考值大于风电场无功输出值，说明存在无功输出缺额。
无功分配层根据当前风电场运行状态确定调压裕度，选择合适的无功分配方式。
在进行无功调整时首先采用静态无功补偿器（StaticVarCompensator，SVC），若SVC无法满足无功补偿量，需要对风电场无功可调节容量进行判断；若风电机组可调节容量满足无功补偿量，则风电机组网侧变流器采用自适应下垂控制，根据分配给各机组的补偿量调整输出功率，提供无功支撑；若风电机组可调节容量不能完全满足系统无功调整要求，则需要对部分风电机组进行减载控制，以增加机组的最大无功容量，为并网点提供足够的无功支撑。
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阐析风电场无功电压控制
近年，随着我国对于能源发电的进一步重视，我国的能源发电行业也随之兴盛起来。
风能发电就是其中一种。
伴随着风能发电的迅猛增长，很大量的风能发电机组也相继地并入到了国家电网系统，这样一来就对我国的电网系统的安全运行和供电质量提出了比较大的挑战。
其中的无功电压就成为了外界非议最多的讨论点。
风能电场存在着一些缺点，例如风电场在进行有功输出时波动比较厉害，正是这种波动不能满足电网系统关于电压的相关要求，这种情况下，严重的后果是造成风电场的电力输出脱离电网系统。
因此，我们在进行风能输出的时候，需要一个自动控制电压的系统来进行风电机组的电压动态补偿对风电机组的电压进行整体的调控。
标签：风电场；无功电压；控制
近些年，由于我国国务院针对能源问题的一系列法律法规的制定，例如：《可再生能源关于中长期的发展规划》。
这样的鼓励能源方面的一些举措，使得我国的风能源发电迅速的发展开来，并且按照国务院的相关规划，截止到2020年，我国的风电机组发电要达到1.5亿千瓦时。
基于上面的叙述，风力发电的自身的具有间歇性的特点，使得风力发电的有功输出极为被动，给未来的风能发电带来了很大的不确定性，这种不确定性就给国家的电网系统带来了很多的运行中的未知性。
根据我国在2005年出台更新的关于风电场并入电网系统的规划，要求我国的风电场必须配备相应容量的无功补偿设备装置。
这些装置包括三种主要的设备，第一，具有可以投切性能的电容电抗器，包括了由晶闸管控制的电容电抗器，英文缩写为TCR，由磁控制的电容电抗器，英文缩写为MCR。
第二，静止特性的无功发生器，英文缩写为：SVG。
第三，静止特性的无功补偿器，英文缩写为SVC。
1 当前的风电发电的主要特点
（1）并入国家电网系统的单个风电场的电容逐渐增大。
（2）并入国家电网系统的风电机组的电压的等级也逐渐增高。
由于风电场通常处在电网系统的尾端，这样就让风电场的输电送电的距离变远，电源的电压也会变高。
在缺乏有效的火电的帮助支撑后，风电场的电源单方面的电容变大，电压变高就导致了国家的电网系统受到风电场的不稳定的影响的范围进一步的扩大了，这样就更突出了并入国家电网系统后的电压控制的问题，这些问题主要的表现是：
第一，由于风电场输电缺乏有效的控制，同时风电场输电的过程中具有波动性，这两种因素就导致了在国家电网系统中的电压考核通过率较低。
第二，由于我国的各地的并入国家电网系统的风电场输电没有统一为一家控制，这样就导致了多家风电场之间没有有效的协调和沟通，会导致国家电网系统出现很多运行障碍，最为严重的就是致使风发电的大规模脱离国家电网系统。
2 风电场的关于自动无功电压的控制方式
风电场的无功电源主要是包含了风电机组和风电场特别设置的无功补偿设备装置。
风电场之所以包含了上述的两种内容，主要就是利用上述两种设备的无功容量和无功电压的补偿调节的能力。
在风电场的内部通常有三种用于自动电压调节控制的方法。
第一，利用风电机组自身实现的自动电压调节控制；第二，利用具有可以投切性能的电容电抗器实现的自动电压调节控制；第三，利用快速动态来进行无功补偿的装备实现的自动电压调节控制。
2.1 利用风电机组自身实现的自动电压调节控制的特点
风场电机组有两种形式，第一种是变速恒频的风电机组；另一种是定速恒频风电机组。
定速恒频风电机组使用的发电机通常情况下是同步方式的发电机或者是感应方式的发电机，这种发电机可以保障风电机组在风速改变的情况下，风电机组的转速保持不变。
然而，变速恒频的风电机组使用的不同形式和规格的发电机，但是还有相关的电子交流设备进行辅助电力输出设置，这样在配置发电机的有功功率的有效的控制，就很大范围上实现了风电机组转速改变的情况下，风电场发电依然会并入国家电网系统进行电力的输出。
在变速恒频的风电机组中，运用最为频繁的电机是交流励磁形态下的双馈电动机。
在电动机的实质上来考虑，双馈电动机和功能普通的异步电动机的工作原理上，两种电机是一致的。
这两种电机的主要不同之处在于功能普通的异步电动机的转子中的电流的相关频率是由电动机的输出转速来决定的，也就是说，电动机电流的频率和转子的差动率有关系，这种电动机的转子中的电流频率不能由人为的外界干涉来进行控制。
双馈电动机转子中的电动绕组的频率的大小是由外界给予的交流形式的励磁电源的供电情况决定的。
我们通过对电力系统的电器元件的调整来改变电动机的转子的电流的绕组频率。
以目前的电动机的变频器的创新技术来讲，至少可以保证双馈电动机的电机功率因数在-0.95到+0.95之间的范围内调整，而且是实时的动态调整。
现在很多的风电场的电机功率都在1.5MW左右，这种风机电机的无功输出的调控范围在-500KVar到+500KVar之间。
但是我国风力发电的风机并没有匹配这一种先进的变频器技术，而是将风机的控制模式设定成了定功率形式的因数运行状态，这样就会导致风机电机本身的无功电压的调节能力发挥不出最大的效力。
但是在实际的风力发电场中，用于风力发电的双馈电机的相应配置的变频器其实际的功用相当于一台风力发电场专用的静止特性的无功发生器装置。
我们假设每一台风力发电厂的1.5MW 的风机都具备了相应的无功输出500KVar的无功电压的调节容量，这样就意味着我国大多数的风力发电场都自动配备了可以占到总风力发电装机容量30%的静止特性的无功发生器装置。
这是我们控制好风力发电场的无功电压的一个关键步骤，这种设备也会在控制无功电压方面起到关键性的作用。
2.2 利用具有可以投切性能的电容电抗器实现的自动电压调节控制的特点
在风力发电场配备可以投切性能的电容电抗器，会具有整体造价廉价和方便控制的优点，但是这种配置也有很多的缺点和不利于风力发电的作用。
（1）这种自动调节电压的控制配置在离散控制的方面只能进行阶跃型的离散控制。
同时电容电抗器在执行动作的连续次数上和连续执行两次动作以上的时间的间隔都会受到相关条例的严格的限制，这种情况下就没有机会进行更快速的有效控制调节作业，同时，对于风力发电场的电压波动性大的问题，也不会有较为有效的处理方式。
（2）现阶段的风力发电场的发电的电容量都会不断地增大，而且每一个风力发电都是由独立的控制系统所控制，现阶段还是没有比较合理的统一的控制管理模式，这样的情况就导致了每一个单独的风力发电场电容的投切是在不合理状态下进行的。
这样就会在某种程度上加重了无功电压的故障性。
（3）由于在电力学中电容的无功补偿是由电压的水平来进行决定的。
当我们的电力系统中的电压水平值低时，提供的电压无功补偿也会相应的下降，这样就很不利于电力系统的电压的有效控制。
参考文献
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