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。风电场的无功容量应按照分（电压）和分（电）区基本平衡的原则进行配置，并满足检修备用要求。
风电场应配置无功电压控制系统，具备无功功率及电压控制能力。当电网电压处于正常范围内时，风电场应当能风电场并网点电压在额定电压的97%～107%范围内。风电场变电站的主变压器应采用有载调压变压器通过调整变电站主变压器分接头控制场内电压，确保场内风电机组正常运行。
对于风电装机容量占电源总容量比例大于5%的省级电力系统，器电力系统区域内新增运行的风电场应具有低电压穿越能力。
对于总装机容量在百万千瓦以上风电基地内的风电场，在低电压穿越过程中应具有以下动态无功支撑能力：电力系统发生三相短路故障引起电压跌落，当风电场并网点电压处于额定电压的20%～90%区间内，风电场通过注入无功电流支撑电压恢复；自电压跌落出现的时刻起，该动态无功电流控制的响应时间不大于80ms，并能持续600ms。
当风电场并网点电压在额定电压的90%～110%之间时，风电机组应能正常
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 中国南方电网有限责任公司发布
目次 前言.............................................................. 错误!未定义书签。 1 范围............................................................ 错误!未定义书签。 2 规范性引用文件.................................................. 错误!未定义书签。 3 术语和定义...................................................... 错误!未定义书签。 4 电压质量........................................................ 错误!未定义书签。 电压偏差..................................................... 错误!未定义书签。 电压波动与闪变............................................... 错误!未定义书签。 5 无功电源与容量配置.............................................. 错误!未定义书签。 无功电源..................................................... 错误!未定义书签。 无功容量配置................................................. 错误!未定义书签。 6 无功补偿装置.................................................... 错误!未定义书签。 基本要求..................................................... 错误!未定义书签。 运行电压适应性............................................... 错误!未定义书签。 7 电压调节........................................................ 错误!未定义书签。 控制目标..................................................... 错误!未定义书签。 控制模式..................................................... 错误!未定义书签。 8 无功电压控制系统................................................ 错误!未定义书签。 基本要求..................................................... 错误!未定义书签。 功能和性能................................................... 错误!未定义书签。 9 监测与考核...................................................... 错误!未定义书签。 无功和电压考核点............................................. 错误!未定义书签。 无功和电压考核指标........................................... 错误!未定义书签。 无功和电压监测装置........................................... 错误!未定义书签。 10 无功补偿及电压控制并网测试..................................... 错误!未定义书签。 基本要求..................................................... 错误!未定义书签。 检测内容..................................................... 错误!未定义书签。
风电场无功补偿方法研究 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。 关键词：风电场，无功补偿，补偿要点 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夜不停地工作，而且分布也更为广泛。我国是一个风能资源比较丰富的国家，一直以来,我国风电装机容量在飞速增加的同时,风电并网容量却远远落后于装机量，有数据显示，截至2009 年,在全国各种发电方式总发电量中，风电只占了其中很小的一部分，仅为 0.37%。最近两年我国风电爆发式增长中最为突出的瓶颈已由原来的电价偏低和风机成本高等原因已经被风电场建设和电网建设的不协调、我国开发风电模式和国外不同及部分风机质量达不到并网技术的要求等原因所取代，而这些原因引起的并网困难也导致了我国近三分之一的风机不能并网甚至长期处于闲置状态。由此可以看出，如果不降低风电场并网运行时对电网的影响，那么风力发电很难
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。风电场的无功容量应按照分（电压）和分（电）区基本平衡的原则进行配置，并满足检修备用要求。 风电场应配置无功电压控制系统，具备无功功率及电压控制能力。当电网电压处于正常范围内时，风电场应当能风电场并网点电压在额定电压的97%～107%范围内。风电场变电站的主变压器应采用有载调压变压器通过调整变电站主变压器分接头控制场内电压，确保场内风电机组正常运行。 对于风电装机容量占电源总容量比例大于5%的省级电力系统，器电力系统区域内新增运行的风电场应具有低电压穿越能力。 对于总装机容量在百万千瓦以上风电基地内的风电场，在低电压穿越过程中应具有以下动态无功支撑能力：电力系统发生三相短路故障引起电压跌落，当风电场并网点电压处于额定电压的20%～90%区间内，风电场通过注入无功电流支撑电压恢复；自电压跌落出现的时刻起，该动态无功电流控制的响应时间不大于80ms，并能持续600ms。 当风电场并网点电压在额定电压的90%～110%之间时，风电机组应能正常
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。
风力发电自动电压控制（AVC）系统 功能及结构介绍 安徽立卓智能电网科技有限公司 2011-4
目录 一，概述3 二，风场一般概况3 三，风电场A VC系统说明5 四，风电场A VC系统技术方案7 1.系统结构7 2.软件功能8 3.风场AVC设备接口描述9 4.控制模式11 5.控制目标11 五，风电场A VC系统规范和标准11 1.应用的标准及规范11 2.一般工况12 3.安装和存放条件13 4.供电电源13 5.接地条件13 6.抗干扰13 7.绝缘性能13 8.电磁兼容性13 9.机械性能14
一，概述 作为一种经济、清洁的可再生新能源，风力发电越来越受到广泛应用。据相关数据统计，2008年我国当年新增风电装机容量超过600万千瓦，累计装机容量达到1200万千瓦以上，2009年新增装机容量达到1300万千瓦，累计装机容量达到2500万千瓦以上。在今后3~5年乃至10年中，预计我国每年新增装机容量将保持在500~800万千瓦。 由于风力发电厂安装地点都离负荷中心较远，一般都是通过220kV或500kV超高压线路与系统相连，加之风力发电的输出功率的随机性较强，因此其公共连接点的无功、电压和网损的控制就显得比较困难。目前风力发电厂为控制高压母线电压在一定波动范围内并对风场所消耗的无功进行补偿，现装有的补偿设备种类有，纯电容补偿，SVC（大部分为MCR）和少量的SVG。 目前各省网公司正在实施所辖电网内风电场的AVC控制，为达到较好的控制效果，减少电压波动提高电压合格率，为电网提供必要无功支撑和降低网损的要求，希望对装机容量占全网发电容量比重越来越大的风力发电场进行无功和电压控制，即在系统需要的时候既可发出无功，又可以吸收网上过剩的无功功率，以达到减少电压波动，控制电压和降低网损的目的。 二，风场一般概况 风机输出电压一般为690V，每台发电机有一箱式变压器将电压升至35kV，几台箱式变串联经35kV开关接与35kV母线。35kV母线接有无功补偿设备。主变压器为有载调压变压器。 风电厂系统一般图示：
[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。
自动电压控制装置在风电场的应用X 孙庆海1,张 琳2 (1.内蒙古呼和浩特白塔国际机场有限责任公司动力能源保障部;2.内蒙古电力勘测设计院,内蒙古呼和浩特 010010) 摘 要:文章主要论述了风电场自动电压控制系统开发的背景、结构组成、方案实施与应用的意义。 关键词:自动电压控制装置;应用 中图分类号:T M761+.12∶TM614 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)03—0031—02 1 风电场自动电压控制装置开发的背景 风力发电近年来在国家的大力扶持下获得了巨大的发展,随着风电并网容量的不断增加,由于风能的随机性、间歇性特点以及风机的运行特性,对电网电压稳定性的影响也越来越显著,尤其在大规模风电接入薄弱的末端电网时电压稳定问题更为突出。风电机组的连接方式、风电的长距离输送以及风电机组无功调节能力差,是风电无功和电压调整困难的主要因素。当风电小出力运行时,风电场接入系统的线路轻载运行,充电功率较大导致系统电压偏高;当风电大出力运行时,无功损耗增加导致风电场和风电场接入点电压又有较大幅度下降。风电场有功出力的增加还会导致风电场无功消耗成平方倍的增加。因此,风电场如果不进行适当的无功补偿,汇集站至风电场升压站的架空线路将会大量传输无功而导致无法满足风电送出要求,同时会增加线路和变压器的损耗。 为解决风电大量入网引起的无功电压问题,电网公司曾多次对风电场的无功动态补偿装置及容量提出要求,但由于目前风电机组和无功动态补偿装置均独立运行,按各自的控制目标和策略进行控制,在调节母线电压方面还未做到协调控制,各自为战,调节效果非常不好,满足不了电网对风电并网点电压波动范围的要求,也会由于无功分布的不合理导致有功损耗的增加。由于存在上述问题,国家电网公司2009年发布的《风电场接入电网技术规定》明确要求风电场应具备协调控制机组和无功补偿装置的能力,能够自动快速调整无功总功率。因此在风电场建设自动电压控制系统,对风机、无功补偿装置、有载调压变压器进行统一协调控制,实现风电场并网点电压和无功功率的自动调控,合理协调和优化风电场无功分布,对保证电网安全稳定运行、提高电压质量、减少有功损耗和提高风电场经济效益具有重要意义。风电场自动电压控制装置正是在此背景下开发的,是为实现风电场自动电压控制而研制的专用系统和设备。它与风机监控系统、无功补偿装置、升压站综自系统配合,根据调度中心主站下发的电压控制指令,通过对风机无功功率、无功补偿装置无功功率、有载调压变压器分接头的统一协调控制,实现风电场并网点电压的闭环控制。 2 装置组成 风电场自动电压控制装置采用上、下位机结构,上位机实现核心功能是根据调度下发的电压指令,考虑风电场内各机组和母线的实时数据,结合各种约束条件,分析计算合理分配风电场内各类无功电源的无功出力和主变分接头位置,并根据计算将结果下发至下位机,由下位机输出各类控制信号进行调节,实现调度主站和风电场子站间的自动闭环控制,满足调度端高压母线电压要求。其他应包括数据存储、数据管理和浏览,以及WEB发布等功能。下位机可实现数据采集(电气参数、机组状态等)、各类控制信号输出(无功指令信号,有功指令信号(该功能可暂时保留不实现)),报警输出和闭锁等功能。上、下位机通信采用现场485总线方式,抗干扰能力强,传输距离远。 3 风电场实施方案 3.1 整体方案 风电场的自动电压控制装置,以根据调度下发的母线电压指令为目标,以风场风机机组无功、动态无功补偿装置和主变分头为调节手段,实现整个风电场与调度自动电压控制主站系统的整体闭环调节。风场内各可控设备以风机无功为优先控制,动态无功补偿装置其次,主变分接头再次。 3.2 装置实施 风电场自动电压控制装置配置主机一台,作为整个系统的分析运算核心,通过风机信息终端接收中调下发的母线电压增量指令、通过升压站监控系统获取系统电气量信息、通过全场风机监控系统获 31 2012年第3期 内蒙古石油化工X收稿日期5 :2011-12-1
风电场无功调节情况分析 汉梁风电场装备的风电机组为国产电气集团生产的双馈异步感应电机，单机容量为 1.5MW，风机技术指标明确功率因数可在-0.95~0.95间运行。共装132台风机，装机容量为200MW。单台风机功率因数和无功定值可在风机就地控制器设定，也可以在集控的全场风机监控系统中设定，此功能目前被风机厂商屏蔽。单台风机无功发生极限也实时计算，但是计算结果在风机就地控制器中未显示也未送出到集控监控系统中。主接线形式为：每11台风机出口经35kV箱变接入35kV汇流线，共12回35kV汇流线，送到220kV汇流站，在220kV汇流站的35kV母线侧装设SVC动态无功补偿设备。 无功补偿设备SVC两套均为荣信公司的TCR，每套容量为25MVar，分为一组固定容量电容器组和一组感性及容性并联结构，TCR运行方式为以电压为目标，维持电压在电压限制围的中间水平。从现场SVC性能试验结果来看，在SVC投入情况下，线路电流大，造成场功率损耗很大。 汉梁风电场风机控制系统为阜特公司为电气配套，升压站监控系统为南瑞设备。SVC一次设备的电容器组和电抗投退可在升压站监控系统中软操实现。根据调度和风场要求，目前风机功率因数设定为-0.98~0.98运行。 下图1—图4为汇流线C上1号、2号、8号、10号风机在2011年4月1日15时至4月1日18时的无功曲线图。从图中可看出，风机实时无功在AVC的调控下进行实时调整。15:00:00至15:45:00期间风机运行在滞相，结合图9数据查询，各风机向电网送出无功在+70Kvar左右浮动，在15:45:00后各风机逐步调整，在15:50:00后运行在进相，此. . .
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。
第八条单机容量 200MW 及以上的发电厂必须配备同步向量测量单元（PMU）；电压等级在 110kV 及以上，且接入总装机容量超过 40MW 的风电场，其升压站必须配备 PMU 装置。应配备而未配备 PMU 装置者，应限期整改，逾期未完成整改者，按 9 分/月考核。 第三十条风电场应具备有功功率调节能力，需配置有功功率控制系统，接收并自动执行电力调度机构远方发送的有功功率控制信号，确保风电场最大有功功率值不超过电力调度机构的给定值。不具此项功能者，按18 分/每月考核。同时风电场应按照电力调度机构要求控制有功功率变化值，要求月均 10min 最大功率变化不超过装机容量的 33％，月均 1min 最大功率变化不超过装机容量的 10％，否则按照超出额度每个百分点 9 分/月考核，功率变化仅考核风电功率上升阶段的变化，因风速变化导致的风电功率下降速率过快不予考核。 第三十一条风电场公共并网点需配置适当容量的无功补偿装置，用于调节风电场、公共并网点及送出线路的电压，
故不按照设计要求安装无功补偿装置者，按 18 分/每月考核。无功补偿装置必须按照电力调度机构调度指令进行操作，不得擅自投退，否则按 9 分/次考核；装置月整体可用率应达到 90%，达不到要求按可用率缺额每个百分点每 月考核 6 分。 无功补偿装置可用率按如下公式计算： 无功补偿装置可用率=(装置可用小时数/升压站带电小时数) × 100% 第三十二条风电场应具备无功功率调节能力，根据电力调 度机构指令，通过其无功电压控制系统自动调节整个风电场发出（或吸收）的无功功率，实现对并网点电压的控制。若不具备该项功能者，按 18 分/每月考核。 第三十三条总装机容量达 4 万千瓦以上的风电企业，应 按照国家相关规定，具备风电功率预测功能，不具备此功能者，需限期整改，逾期未完成整改者按 15 分/每月考核。风电场应按时向电力调度机构报送日前及超短期（4 小时）风电功率预测曲线，电力调度机构按照风功率预测误差对风电场进行考核。日前风功率预测月均方根误差应小于 20%，若未达标，每增加一个百分点按全场装机容量× 6 分/10 万千瓦考核；若达标，每降低一个百分点按全场装机容量 × 2 分/10 万千瓦奖励。超短期风功率预测月均方根误差
. 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：
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
内蒙古电网风电场(光伏电站)自动电压控制系统(AVC)管理规定为保证内蒙古电网电压稳定运行，规范风电场(光伏电站)自动电压控制系统管理工作，特制订本办法。 1总体要求 1.1接入内蒙古电网的风电场(光伏电站)应按照接入电网技术要求配备AVC 子站装置，接受调控中心(地区调度)AVC主站系统的实时闭环控制，风电场(光伏电站)所有无功电源(包括无功补偿装置、风力发电机组/光伏逆变器)及接入电网的主变压器分接头均应参与电网无功电压自动控制。 1.2新建风电场(光伏电站)投产时要同步具备AVC功能；已投产风电场(光伏电站)，要逐步改造具备AVC功能。新建风电场(光伏电站)并网前应完成AVC 子站设备与调控中心(地区调度)AVC主站系统的信号对调工作，并网后一个月内应完成与调控中心(地区调度)AVC主站系统的闭环联调工作，并向调控中心(地区调度)上报联调报告，经审核满足要求后投入闭环运行。 1.3风电场(光伏电站)应建立AVC子站设备技术档案，包括产品使用和维护说明书、图纸、出厂检验记录和合格证、安装调试检验报告、现场调试报告、闭环联调报告、设备定值清单和运行维护记录等，并报调控中心(地区调度)备案。 2 接入划分及专业管理分工 2.1升压站高压侧母线为220kV及以上电压等级的风电场(光伏电站)，其AVC 子站接入调控中心AVC主站并闭环运行；升压站高压侧母线为110kV及以下电压等级的风电场(光伏电站)，其AVC子站接入地区调度AVC主站并闭环运行。 2.2调控中心(地区调度)系统运行专业是风电场(光伏电站)AVC系统的运行管理部门，负责指导和督促风电场(光伏电站)落实AVC工作，对AVC运行结果进行分析、考核，对运行参数和定值进行审核。调控中心(地区调度)自动化专业负责与AVC子站的调试试验和运行维护工作，并对子站设备进行考核工作。 3 AVC子站定值管理 AVC子站定值由风电场(光伏电站)在满足调度和装置性能要求的前提下自行制定并报调控中心(地区调度)备案。AVC子站的涉网参数设定值须经调控中心(地区调度)审核后执行，包括高压侧母线电压有效值上下限，高压侧母线电压闭锁值上下限，风电机组/光伏逆变器无功出力有效值上下限，风电机组/光伏逆变
风电场无功调节情况分析 李汉梁风电场装备的风电机组为国产东方电气集团生产的双馈异步感应电机，单机容量为1.5MW，风机技术指标明确功率因数可在-0.95~0.95间运行。共装132台风机，装机容量为200MW。单台风机功率因数和无功定值可在风机就地控制器内设定，也可以在集控的全场风机监控系统中设定，此功能目前被风机厂商屏蔽。单台风机无功发生极限也实时计算，但是计算结果在风机就地控制器中未显示也未送出到集控监控系统中。主接线形式为：每11台风机出口经35kV 箱变接入35kV汇流线，共12回35kV汇流线，送到220kV汇流站，在220kV汇流站的35kV母线侧装设SVC动态无功补偿设备。 无功补偿设备SVC两套均为荣信公司的TCR，每套容量为25MVar，分为一组固定容量电容器组和一组感性及容性并联结构，TCR运行方式为以电压为目标，维持电压在电压限制范围的中间水平。从现场SVC性能试验结果来看，在SVC 投入情况下，线路电流大，造成场内功率损耗很大。 李汉梁风电场风机控制系统为成都阜特公司为东方电气配套，升压站监控系统为南瑞设备。SVC一次设备的电容器组和电抗投退可在升压站监控系统中软操实现。根据调度和风场要求，目前风机功率因数设定为-0.98~0.98运行。 下图1—图4为汇流线C上1号、2号、8号、10号风机在2011年4月1日15时至4月1日18时的无功曲线图。从图中可看出，风机实时无功在AVC的调控下进行实时调整。15:00:00至15:45:00期间风机运行在滞相，结合图9数
据查询，各风机向电网送出无功在+70Kvar左右浮动，在15:45:00后各风机逐步调整，在15:50:00后运行在进相，此时从电网吸收无功，结合图9数据查询，风机无功在-50 Kvar左右浮动。在16:07:30秒时，各风机再次迅速调整，几十秒后全部运行在滞相，并且随着风机负荷的增加及AVC对无功功率的调整，风机所发无功进一步增加，峰值在+210Kvar 左右。此外根据图9中个风机有功无功数据计算，风机的功率因数也满足-0.98~0.98间。 图5为场内SVC在4月1日15时至4月2日15时，24小时内无功曲线图，从图中可看图，SVC在24小时内调整量很大，峰值和谷值最大差值可达30Mvar，在4月2日凌晨6时15分左右AVC退出运行后，SVC无功保持在5Mvar左右基本不做调整，同时根据图6全场风机总无功及图7全场总无功可看出，在AVC退出情况下风机所发总无功维持在0Mvar，风机无功不做调整，而全场无功出力也恒定在4Mvar，而结合图10，在4月2日6时36分起，调度主站AVC指令不断下升压指令，但AVC此时退出，全场无功不做调整，主编高压侧无功也恒定在3.6Mvar,电压已不能满足调度要求，从图8母线电压曲线也能看出在4月2日凌晨6时15分后，实时电压与调度主站要求的目标电压已脱离，风场已不能满足调度主站的电压要求。 从以上分析可看出风机的无功可以在AVC的调控下在一定的限制范围内调整，在AVC的调控下，风机、SVC的无功出力发挥出了最大效应，响应调度中心对电压的要求。目前在探索阶段风机的最大效应还没能发挥，若是功率因数设定在-0.95~0.95运行，风机对全场无功调控将起到更大作用。
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