基于海缆的海上风电场无功补偿技术研究
海上油田加装无功补偿装置的研究
目前，海上油田大多采用独立的供电系统。
相对于陆地电网来说，海上电力系统规模小、稳定性较差。
而海上油田电力系统中拥有大量的电动机、变压器等感性设备，这些设备需要大量的无功建立磁场。
电气设备要想正常工作，就需要一个能使它做功的功率，这个功率就是有功功率、即对外做功的功率。
而无功功率用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率，即对外不做功，所以被称之为“无功”[1]。
变压器、电抗器、接触器的工作原理都是电磁感应原理，即需要有一个磁场才能工作、进行电磁能量的转换，在交换的过程中必然会产生电流，这个电流就是无功电流，有无功电流就会消耗无功功率[2]。
无功电流在电网中传输将降低电网中发电动机、变压器、海缆等供电设备容量的利用率，增加供电设备及线路的电能损耗，影响电网的供电质量。
同时，非线性负荷产生的大量谐波电流注入电网时，导致谐波电压的出现。
谐波电压和正常的基波电压叠加在一起，还会造成电网电压发生海上油田加装无功补偿装置的研究王红（中海石油（中国）有限公司天津分公司）摘要：海上油田电力系统中的大量感性设备，降低了电网的功率因数，增加了供电设备及线路的电能损耗。
同时，非线性负荷产生的大量谐波，还会造成电网电压发生畸变。
文中简要分析了海上油田电网的现状及投入无功补偿装置后对电网功率因数的提升起到的重要意义：不仅平台自身电能质量得到了很大的改善，而且降低了电站至井口平台10.5kV 高压侧的输出电流共计120A，油田总视在功率降低了1.74MVA，每年为油田带来的综合经济效益至少100万元。
最后，针对油田电网谐波较高的问题，提出了改进方案。
关键词：海上油田电网；无功补偿；功率因数；谐波抑制DOI :10.3969/j.issn.2095-1493.2022.07.003Research on installing reactive power compensation device in offshore oilfield WANG HongTianjin Branch of CNOOC (China)Co ．，Ltd ．Abstract：A large number of inductive devices reduce the power factor of power grid and increase the power loss of power supply equipment and lines in the power system of the offshore oilfield .At the same time，a large number of harmonics generated by nonlinear loads will also cause grid voltage distor-tion.This paper briefly analyzes the current situation and the important significance of the improvement after the reactive power compensation device is put into operation．The power quality of the platform has not only been greatly improved，but also the output current，from the power station to the 10.5kV high-voltage side of the wellhead platform，has been reduced by 120A．Especially the total appar-ent power of the oilfield has been reduced by 1.74MVA，which brings to the economic benefit at least one million yuan every year .In the end，owing to the problem of high harmonic in oilfield power grid，an improvement scheme is proposed ．Keywords：offshore oilfield power grid；reactive power compensation；power factor；harmonic sup-pression作者简介：王红，工程师，1991年毕业于天津市塘沽区职工大学（电气设备维修专业），从事油田开发生产工作，139****2387，tjtgxgwh@，天津市滨海新区海川路2121号A 座6层，300459。
风电场无功控制系统研究报告
风电场无功控制系统研究报告一、引言风能是清洁、可再生的能源，近年来得到了广泛的关注和利用。
然而，风电场的无功控制系统却是一个重要的问题，对于风电场的稳定运行和电网的安全是至关重要的。
二、无功问题及其影响在电力系统中，无功功率是交流电路中既不做功，又不产生热能的功率。
风电场作为一个巨大的电力负荷，会对电网的无功功率造成影响。
当风电场无功功率过大时，会导致电网电压波动过大，甚至引起电网失稳。
因此，风电场无功控制系统的研究对电网的稳定运行具有重要意义。
三、常用的无功控制方法1.静态补偿：使用无功补偿装置，如静止无功补偿器（SVC）或静态同步补偿器（STATCOM），通过控制无功电流的注入或吸收来实现无功补偿。
2.动态响应：根据电网的无功需求，控制风电场的功率输出，使风电机组能够提供需要的无功功率。
3.无功限值：在电网连接点处设置无功限值，控制风电场的无功功率，使其在允许范围内运行。
四、无功控制策略针对风电场的无功问题，可以采用以下控制策略来解决：1.基于线路电流的无功控制：根据电网的负载情况和需求，通过控制风电场的功率输出来调节电网的无功功率。
2.基于电网电压的无功控制：通过监测电网电压情况，控制风电场的功率输出，使其能够主动提供或吸收所需的无功功率。
3.预测性无功控制：借助天气预测和负荷预测等技术手段，提前预测电网的无功需求，从而调节风电场的功率输出，以满足无功需求。
五、无功控制系统的设计与实现为了有效控制风电场的无功功率，需要设计和实现相应的无功控制系统。
无功控制系统通常包括无功检测装置、控制算法、控制器和无功补偿装置等组成。
1.无功检测装置：用于监测电网的无功需求，可以使用电流互感器和电压传感器等设备进行检测。
2.控制算法：根据无功需求和风电场的特点，设计相应的控制算法，用于计算无功功率的调节量。
3.控制器：实现控制算法并发出控制信号，以调节风电场的功率输出。
4.无功补偿装置：根据控制器的信号，通过注入或吸收无功电流来实现无功补偿。
风电场无功补偿策略研究和仿真分析
风电场无功补偿策略研究和仿真分析摘要：风电场变化的无功功率将会给风电机组、箱变以及主变和输电线路带来无功损耗，引起电网波动，从而引起风机脱网事故，给电网安稳运行带来了巨大影响。
研究风场无功补偿策略，防止全场停电频繁出现已成为一项重要的课题。
本文主要对SVC和SVG两种典型无功补偿策略进行研究，结合某一风场实际，通过对箱变、线路、主变的分析，定量的计算出无功补偿所需的容量。
然后进行仿真验证，对比SVC和SVG两种策略的优劣，得到最有效的策略。
关键词：风电场；无功补偿；SVC；SVG；仿真分析引言风电与火电比，有着很多优点，比如无污染、无温室气体排放、风能不会枯竭等；但是也有缺点，比如风电的间歇性和不确定性，谐波无功等会造成电网污染等。
所以就需要风场有动态变化的、幅度可调的无功进行补偿和消除系统带来的谐波，减少风电机组出力的波动给电网电压带来的不利影响，从而提高电力系统的稳定性。
本文通过对某一风场无功补偿容量计算，通过采用MRTLAB/SIMULINK仿真软件建立无功补偿的SVC和SVG仿真模型，通过仿真结果对比分析两种模型的优缺点，并证实两种形式的无功补偿的可行性和正确性，也为风电场提供一种最有效的无功补偿的解决方案。
1无功补偿容量的计算以鞍子山风电场为实例，进行风电场无功损耗的计算。
鞍子山风电场总的装机容量为45MW，鞍子山风电场安装20台单机容量为1500kW的金风机组和12台单机容量为1250kW的上海电气机组构成。
12台上海电气1250kW风力发电机组在风机出口端的端口电压为690V，20台金风1500kW风力发电机组出口端的端口电压为620V。
经12台35/0.69kV的箱式变压器和20台35/0.62kV的箱式变压器升压至35kV后，由3条集电线路线输送至位于鞍子山风电场综合楼的110kV 升压站的35kV母线，再经110/35kV主变压器再次升压后送入110kV的杜家变压器。
1.1 箱变、主变无功损耗计算根据变压器的性质可知，变压器有功功率及无功功率损耗的计算公式为那么，20台金风风机箱变压器总无功消耗为2149.2kVar。
无功补偿在风电场中的应用与优化策略
无功补偿在风电场中的应用与优化策略无功补偿是电力系统中的一个重要技术，用于解决无功功率的产生和消耗之间的不平衡问题。
尤其在风电场这种具有高变化性负载特点的场合，无功补偿的应用显得尤为重要。
本文将探讨无功补偿在风电场中的应用及相应的优化策略，希望提供有效的解决方案。
一、无功补偿在风电场中的作用风电场作为一种新兴的清洁能源发电方式，其特点是功率输出的波动性较大。
由于风力发电机与电网之间长距离输电，容易产生无功功率的不平衡。
无功功率的存在会导致电网电压不稳定、齐波性差以及潜在的电流谐波扩散等问题。
因此，在风电场中引入无功补偿技术，能够提高电网的稳定性和可靠性。
无功补偿的主要作用包括三个方面：稳定电压、改善功率因数和减小无功损耗。
首先，无功补偿装置能够通过动态调节无功功率的产生和吸收，使电网电压保持在合理范围内，从而稳定电力系统的运行。
其次，无功补偿技术能够改善风电场的功率因数，减少无功电流的流入，提高电力质量。
最后，无功补偿还可以降低系统电压损耗，减少无用功率的损耗。
二、无功补偿的应用技术在风电场中，无功补偿主要通过静态无功发生器(SVG)和STATCOM技术来实现。
SVG是一种能够根据系统负载需求自动调节无功功率的设备。
它通过改变电容和电感的容值，来调整电路的无功功率，从而实现无功补偿的目的。
SVG具有响应快、无功补偿精度高等优点，广泛应用于风电场中。
另一种常见的无功补偿技术是STATCOM。
STATCOM是一种基于电力电子技术的无功补偿设备，能够通过控制电压的相位和振幅来实现无功功率的调节。
STATCOM具有调节范围广、响应速度快、稳定性好等优点，被广泛应用于风电场的无功补偿中。
三、无功补偿的优化策略为了更好地应用无功补偿技术并提高其效果，以下是几种常用的优化策略。
1. 智能控制策略：机器学习和人工智能等智能控制技术的引入，能够根据系统的实时需求，动态调整无功补偿设备的参数，以实现最佳的无功补偿效果。
风电场不同无功补偿方法运行特点及优化措施研究
风电场不同无功补偿方法运行特点及优化措施研究随着我国清洁能源的不断发展，风电场在取代传统火力发电厂的同时也面临着众多的挑战。
其中一个重要挑战就是无功补偿问题。
由于由于风电场不同无功补偿方法所带来的运行特点和效果差异很大，因此需要进行深入的研究，以优化风电场的无功补偿方案，提高其发电效率。
一、引言无功补偿是指在电力系统中，通过无功补偿电容器或电抗器的使用，实现电网中电压的提高或减少，在保证电力质量的同时有效地改善电力系统的无功功率因数。
而无功功率因数是评价电力系统稳定性和无功流参考依据的重要参数，尤其对于风电场来说，无功补偿更是一个至关重要的问题。
本文将从风电场无功补偿问题的背景、不同无功补偿方法的特点、运行效果为出发点，分析不同无功补偿方法的优劣，并提出优化措施，为风电场无功补偿提供参考意见。
二、风电场无功补偿问题的背景由于风能发电与传统火力发电不同，其能量来源不稳定，风速和风向的变化导致机组输出功率的波动，并导致风电系统中的无功力量的变化。
而传统火力发电机组和水力发电机组具有较强的无功调节能力，可以通过调节励磁电流和水轮机的引导叶片来实现电网的无功补偿，在保证电力质量的同时保持电网的稳定。
但是，对于风电场来说，由于其并网能力受限，风电组对电网的无功调节能力较弱，很难实现电网的稳定性。
因此，风电场需要通过无功补偿装置来提高电网的稳定性和控制无功功率因数。
同时，由于风电场通常分布广泛、占地面积较大，因此无功补偿的方式和方案也需要考虑适应性和可实施性。
三、风电场无功补偿的常用方法1、静态无功补偿器（SVC）静态无功补偿器（SVC）是一种无功补偿设备，可以通过调节电容和电感器的参数，控制风电场的无功补偿。
SVC能够快速响应电网的无功变化，从而实现电网中的无功补偿。
SVC 无功补偿器具有响应速度快、调节能力强等优点，然而其缺点是造价较高、依赖电网结构、受电网络环境影响较大、容易受到谐波干扰等。
2、静态同步补偿器（STATCOM）静态同步补偿器（STATCOM）是一种直流电源装置，可以通过调节电子转换器中的电子器件，实现对电网的无功补偿。
风电场无功补偿计算的相关研究
风电场无功补偿计算的相关研究摘要：通过箱变、集电线路、升压变压器和风电场送出线路等的无功计算,初步推算风电场的无功补偿需求，辅以实例计算验证，以指导风电场初步设计及接入系统工作涉及的升压站无功配置。
关键词：风电；功补偿；初步测算；容性无功；感性无功0、引言电力系统运行电压水平取决于无功功率的平衡。
系统中各种无功电源的无功功率输出应能满足系统负荷和网络损耗在额定电压下对无功功率的需求，否则电压就会偏离额定值。
随着国内风电场建设的快速推进，部分地区的风电场装机容量甚至超过其他地方电源装机，合理配置风电场无功补偿,对稳定系统电压有重要作用。
风力资源分布有明显的地域性、季节性、时间性,风电场外送电力随地域、季节、时间可能出现较大的波动。
另外,风电场逐期投产,也导致共用送出线路上无功损耗的大幅增加。
因此，为稳定系统电压,减少电网因输送无功引起有功损失，应对风电场进行无功就地平衡。
根据《风电场接入电力系统技术规定》(GB/T19963-2011)规定:1)对于直接接入公共电网的风电场,其配置的容性无功容量能够补偿风电场满发时汇集线路、主变压器的感性无功功率及风电场送出线路的一半感性无功功率之和，其配置的感性无功容量能够补偿风电场自身的容性充电功率及风电场送出线路的一半充电无功功率。
2)对于通过220kV(或330kV)风电汇集系统升压至500kV(或750kV)电压等级接入公用电网的风电场群中的风电场，其配置的容性无功容量能够补偿风电场满发时场内汇集线路、主变压器的感性无功及风电场送出线路的全部感性无功之和，其配置的感性无功容量能够补偿风电场自身的容性充电功率及风电场送出线路的全部充电功率。
风电场无功补偿容量不足，会从电网吸收无功功率，造成电压降低;风电场无功补偿容量过大，会使降低设备有效利用率，造成资产浪费。
此外，电网对风电场并网点也有功率因数考核要求。
本文将针对风电场无功负荷和无功电源展开分析,并进行实例计算验证，初步理清风电场无功补偿计算的思路和方法，以达到风电场无功容量合理配置的目的。
海上风电系统无功补偿优化设计
海上风电系统无功补偿优化设计李煜东;杨苹;周少雄;王灿;尹旭【期刊名称】《电气自动化》【年(卷),期】2015(000)001【摘要】在建立海上风电系统各组成部分模型的基础上，根据国标《风电场接入电力系统技术规定》对无功补偿的要求，提出在海上升压站低压侧和陆上集控中心分别配备无功补偿装置的方案，并设计了变 PI 全搜索的方法查找海上风电系统无功补偿的最优配置。
仿真分析表明：基于变 PI 全搜方法得到的最优无功补偿配置方案，在海上风电系统的各类有效运行状态下都能实时、准确地跟踪调度指令，进行无功的调节。
%On the basis of establishing models for each part of the offshore wind power systems,according to the requirements on reactive compensation in national standard “Technical Specifications for Connec ting the Electric Power System to the Wind Plant”,this paper proposes a scheme for installing an reactive compensation device on the low voltage side of the offshore booster station and in the onshore centralized control center respectively.As shown in the simulation analysis,the optimal reactive compensation scheme based on variable PI full search method can keep an accurate track on scheduling instructions on a real time basis for reactive regulations when the offshore wind power system keeps in various effective operational conditions.【总页数】3页(P70-72)【作者】李煜东;杨苹;周少雄;王灿;尹旭【作者单位】中国能源建设集团广东省电力设计研究院，广东广州 510663;华南理工大学广东省绿色能源技术重点实验室，广东广州 510640;华南理工大学广东省绿色能源技术重点实验室，广东广州 510640;华南理工大学广东省绿色能源技术重点实验室，广东广州510640;华南理工大学广东省绿色能源技术重点实验室，广东广州 510640【正文语种】中文【中图分类】TM744【相关文献】1.电网电压跌落对海上风电系统无功补偿的影响分析 [J], 陈澜;杨苹;周少雄;王灿;尹旭2.大型海上风电场集电系统网络拓扑优化设计 [J], 樊潇;卢永魁;黄玲玲;魏书荣3.计及全寿命周期成本的海上风电场集电系统环形拓扑结构优化设计 [J], 陈献慧; 王冰; 曹智杰; 缪永来4.ETAP建模下海上风电接入系统无功补偿配置研究 [J], 朱静慧5.基于以太网自动化控制的海上风电电网综保系统的优化设计 [J], 李锦云因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
海上风电输电与并网关键技术研究
海上风电输电与并网关键技术研究摘要：风力发电是可再生能源利用领域中技术最成熟，最具商业化发展潜力的发电方式之一。
由于海上具有风资源丰富的特点，且目前全世界海上风电开发工程应用的需求迫切，大规模海上风电的输电与并网问题成为风电发展和研究的热点方向。
关键词：海上风电；功率传输；海上变电站；风电功率预测；集群控制1海上风电输电技术1.1高压交流输电技术根据相关研究显示，风电场额定容量在400MW以内，离岸距离在70km之内可考虑采用高压交流输电传输方式，但HVAC对于长距离、大容量输电存在以下问题：①传输相同有功功率，交流输电线路的工程造价和功率损耗比直流输电线路增长的快；②海底电缆的电容效应会产生大量的无功功率，降低了电缆的有效负荷能力，并抬升了电网电压，且难以在海底输电电缆中间进行无功补偿；③采用交流传输方式后，海上风电场和陆上电网任何一方的故障都会直接影响到另一方，对系统的安全运行不利。
海上风电场采用交流输电技术需要考虑海上风电并网的电能质量问题，主要包括电压波动与闪变、谐波、电压三相不平衡、频率偏差、电压偏差等。
此外，由于电网和风电场之间的影响是相互的，当电网电压发生跌落或骤升时，也会对海上风电场的安全运行造成影响，这就要求海上风电场必须具备故障穿越能力。
1.2高压直流输电技术当海上风电的离岸距离超过70km甚至更远，采用高压交流输电将不能满足大容量、远距离海上风电输送的需求。
高压直流输电具有输送距离远、运行调控灵活等优点，适用于输电距离更远的海上风电的并网，成为未来海上风电输送的研究热点。
HVDC输电技术主要分为基于晶闸管电网换相器的LCC-HVDC技术(传统直流输电技术)和基于电压源换流器的VSC-HVDC技术(柔性直流输电技术)。
与LCC-HVDC技术相比，VSC-HVDC技术不存在换相失败问题，可为无源系统供电，独立调节有功功率和无功功率，谐波水平低，适合构成多端直流输电系统。
目前世界上采用直流输电的海上风电场均采用VSC-HVDC技术。