风电场动态无功补偿方案设计

长沙理工大学硕士学位论文风电场动态无功补偿方案设计姓名：冯凯辉申请学位级别：硕士专业：电力系统及其自动化指导教师：马士英;周任军20100401摘要当今风电场规模越来越大，其装机容量也不断增大，因此在并网运行中面临着很多问题。其中风电场的电压调整和无功功率补偿问题，是大型风电场并网运行所面临的一个重要技术问题。文章以风电场的电压调整和无功功率补偿设计方法为主要研究内容，概述和分析了风力发电并网运行的特点，系统地研究了风电场动态无功补偿方案设计问题，并在此基础上设计了风电场无功优化补偿系统软件。研究了风电场无功功率补偿的作用，风电场无功补偿方式，风力发电机及适用于风电场无功功率补偿等设备的特点及其工作原理。以内蒙古锡盟灰腾梁风电场为例，在电力系统综合分析软件（ＰＳＡＳＰ）中搭建仿真模型，通过详细的潮流计算、分析，深入研究了风电场规划、设计过程中无功功率补偿的主要目的，给出了详细的风电场无功功率补偿方案设计方法，其中包括无功补偿点、补偿容量及补偿设备的确定。根据内蒙古锡盟灰腾梁风电场的实际情况进行了动态无功补偿仿真，仿真结果验证了补偿的有效性。所设计的风电场无功优化补偿系统软件，可以实现对潮流计算数据进行调用、计算分析，对各种无功补偿方案进行综合比较，得出最优补偿方案。仿真结果表明，风电场采用该无功优化补偿方案补偿后，各节点电压能够满足运行要求，且有功损耗得到了减小；该补偿方案设计软件，具有良好的人机互换界面，便于参数的输入与修改，具有较强的通用性和扩展性，可以应用于其它风电场。

关键词：风电场；动态无功补偿；ＰＳＡＳＰ；潮流计算；软件ＡＢＳＴＲＡＣＴＴｈｅｗｉｎｄｆａｒｍｉｎｓｔａｌｌｅｄｃａｐａｃｉｔｙｈａｓｃｏｎｔｉｎｕｅｄｔｏｇｒｏｗａｓｏｕｒｗｉｎｄｐｏｗｅｒ

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Ⅱ长沙理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其它个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：喁扒寺日期．姗年多月ｃ口日

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导师签名：１日期：矽一年ｆ月Ｉ。日１．１课题的背景及意义第一章绪论在电力紧缺和能源危机日趋严重的今天，风能作为一种清洁的可再生的能源，日益受到世界各国的重视。风电是目前最具有大规模开发利用前景的能源，也是一种最具有竞争力的非常规能源。据全球风能协会公布的数据，２００８年全球新增风电总投资达到了４７５亿美元，新增装机容量达到２７．２６ＧＷ，比上年增长３６％。目前，全球风电总装机容量累计已达１２１．１９ＧＷ，与２００７年相比增长了３０％。从２００４年末到２００８年末，中国风电能力增加了２５０％，达到了１．２１亿千瓦，２００８年风电增长率更高达２９％，增长了６３０万千瓦，仅次于美国的８４０万千瓦成为世界排名第二。因此，风力发电在我国具有很好的开发前景１１－５Ｊ。风能有一定的间歇性和随机性，因此风电场出力随着风速的变化而变化，其有功无功潮流经常发生变化，容易发生电压稳定事故，并且随着风电场规模的增大，其装机容量也不断的增加，因此在并网时其对电网的影响也愈加严重，可能会导致母线电压崩溃的现象、风电机组停机的情况等［６－９Ｊ。风力发电使用的发电机，不仅与传统发电厂使用的同步发电机大不相同，而且型式多样，既有过去常用的鼠笼式感应发电机，也有目前流行的双馈感应发电机，还有向永磁同步发电机发展的趋势。其并网时一般通过电力电子设备连接，在运行中会产生相应的谐波，注入电网后，会使输变电设备产生附加损耗、降低容量，严重时还会引起谐振，损坏电气设备【１０ｄ３１。风电场并网运行的电能质量问题可以不同程度地通过风电场无功功率补偿加以解决，为维护风力发电场的无功平衡，必须实时跟踪风电场的出力并对其进行无功功率补偿。由于风力发电机出力波动快，要求无功补偿跟踪速度也快，使风电场电网中各点电压水平满足电力系统运行规程的要求，因此对无功补偿设备及无功控制方法有一定的要求。国内已开展了风电场接入电网的影响及控制方法研究，提出了风力发电机的控制理论和技术，分析了风电场接入对电网安全稳定运行的影响，但尚没有对风电场的无功补偿进行深入研究，还没有形成风电场的无功补偿的相关规程和设计手册，因此有必要对风电场的无功补偿进行系统研究，形成相关的设计方法。本论文以内蒙古灰腾梁风电场为例，通过详细的潮流计算、分析，深入研究了风电场规划、设计过程中无功功率补偿的主要目的，给出了详细的风电场无功功率补偿方案设计方法，并根据内蒙古锡盟灰腾梁风电场的实际情况进行了动态无功补偿仿真，仿真结果验证了补偿的有效性，并在此基础上进行了风电场无功