风电场无功运行情况与分析
阐析风电场无功电压控制
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。
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。
风电场有功与无功功率控制系统的数据分析与优化方法
风电场有功与无功功率控制系统的数据分析与优化方法风电场是一种利用风能转化为电能的发电设备，正因为其具有环保、可再生等特点，近年来得到了广泛的关注和推广。
然而，由于天气条件的不确定性以及储能能力的限制，风电场在供电稳定性方面仍然存在一些挑战。
为了解决这个问题，有功与无功功率控制系统成为风电场运行中至关重要的一环。
一、风电场有功与无功功率控制系统的作用及原理风电场的有功功率是指风电机组所产生的有效功率，可以被电网直接采购和消耗。
而无功功率则是指在交流电网中，没有进行有用功率传输的电能，主要是用来维持电网的稳定运行和改善电能质量的。
有功功率和无功功率是风电场发电系统的两个重要指标，其合理控制和优化对于风电场的可靠性和功率输出至关重要。
风电场有功与无功功率控制系统的作用主要有两个方面。
首先，有功与无功功率控制系统可以确保风电场的电能输出稳定，并适应不同的电网条件。
当电网负荷需求大于风电场的发电能力时，有功控制可以提高有功功率的输出，满足电网的供电需求；而当有部分电网负荷由其他发电机组提供时，无功控制可以调节风电场的无功功率，以维持电网的稳定。
其次，有功与无功功率控制系统可以优化风电场的运行效率。
通过精确控制风电机组的转速和桨叶的角度，可以最大程度地捕获风能，并将其转化为有效的电能输出。
另外，通过合理控制风电机组的无功功率输出，可以改善电网的电压和频率稳定性。
风电场有功与无功功率控制系统的原理是基于风电机组控制器的智能化和自动化技术。
风电机组控制器通过对环境参数和电网条件的监测和分析，实时调整风电机组的工作状态和输出功率。
有功功率控制主要是通过调节风轮的桨叶角度和转速来改变风电机组的输出功率；无功功率控制则是通过调节发电机的励磁电流和无功功率因数来改变风电机组的无功功率。
二、风电场有功与无功功率控制系统的数据分析方法为了实现风电场有功与无功功率控制系统的优化，需要进行大量的数据分析和优化方法研究。
以下是一些常用的数据分析方法：1. 数据采集与预处理：首先需要在风电场中安装传感器来采集环境参数、电网条件和风电机组的运行数据。
35kV风电场无功补偿分析及改造
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风电场无功调节情况分析
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。
无功补偿装置在风电场运行中出力不足分析及解决方案
无功补偿装置在风电场运行中出力不足分析及解决方案早晨的阳光透过窗帘，洒在了满是文件的办公桌上。
我泡了杯咖啡，深吸一口气，准备投入到这个棘手的问题中。
风电场无功补偿装置出力不足，这可是个头疼的问题，不过，既然已经接手了，那就得好好解决。
先来分析分析问题。
无功补偿装置，顾名思义，就是在风电场中起到补偿无功功率的作用。
但是，最近风电场运行中，这个装置出力不足，导致风力发电效率降低，甚至有时候还影响了电网的稳定。
这可不行，咱们得找出原因。
一、问题分析1.装置老化得考虑这个装置是不是因为长时间运行，设备老化导致的出力不足。
设备老化是个普遍现象，特别是那些长期暴露在恶劣环境下的设备，更容易出现故障。
2.设计不合理再来看看，这个无功补偿装置的设计是否合理。
或许在设计之初，就没有考虑到风电场的实际情况，导致在实际运行中出现了问题。
3.维护不及时还有，维护工作是否到位？设备运行过程中，总是需要维护的。
如果维护不及时，那肯定会影响设备的出力。
4.系统故障不能排除系统故障的可能性。
这个系统那么复杂，保不齐哪里出了问题，导致无功补偿装置出力不足。
二、解决方案1.更新设备对于那些老化的设备，咱们得考虑更新。
现在科技发展这么快，新型无功补偿装置性能更稳定，效率更高，更新设备是个不错的选择。
2.优化设计针对设计不合理的问题，咱们得重新审视一下这个装置的设计。
根据风电场的实际情况，调整设计方案，确保无功补偿装置能够发挥最大的作用。
3.加强维护4.故障排查对于系统故障，咱们得认真排查。
从硬件到软件，从电源到信号，一个一个环节查过去，找出问题所在，然后解决它。
三、实施步骤1.成立专项小组为了解决这个问题，得成立一个专项小组，专门负责无功补偿装置的更新、优化和维护工作。
2.制定实施计划制定详细的实施计划，明确每个环节的责任人和完成时间，确保整个项目的顺利进行。
3.落实责任每个环节都要明确责任人，确保每个人都清楚自己的任务，这样才能确保项目的成功。
大型海上风电场无功配置研究
大型海上风电场无功配置研究随着全球能源需求不断增加，传统的能源资源已经无法满足不断增长的需求。
在这种情况下，可再生能源已成为替代方案。
其中，风能是其中最受欢迎的选择之一，因为它是一种成熟、可靠和可再生的能源。
近年来，人们对海上风电场的关注度越来越高，一方面是由于海上风能资源更为丰富，另一方面是由于海上风电场对于陆地资源更为宝贵的保护。
海上风电场不断被大规模开发建设，这使得对于它们的运作效率的研究与改进愈发重要。
在海上风电场中，电力系统是关键的组成部分。
无功功率是电力系统中的一个重要参数，通过它可以控制电压水平，提高稳定性，因此研究大型海上风电场无功配置是非常重要的。
一般而言，无功功率可以通过静态无功补偿器（SVC）和无功调节器（STATCOM）等方式来提供。
SVC通常被用来对电网电压进行调节，而STATCOM可以通过控制无功功率来提高电力系统的稳定性和有效性。
由于当前的无功配置尚未成体系，在大多数情况下，人们将无功功率的配置看作是一个经验性的过程。
因此，需要进一步的研究来确定合理的无功配置方案。
对于大型海上风电场而言，无功配置问题更为复杂。
首先，由于海上风电场的复杂环境和大范围分布特点，风机之间存在较大的瞬时无功功率变化。
这种变化将对电力系统造成不稳定的影响。
其次，风电场的容量较大，传统的无功补偿器无法满足要求。
因此，需要使用无功调节器进行补偿。
在确定无功配置方案时，需要考虑电网电压水平和电力系统的稳定性。
对于大型海上风电场，往往需要使用多个无功调节器，以确保整个风电场的稳定性。
为了实现最佳无功配置方案，需要使用优化算法。
当前，遗传算法（GA）和粒子群算法（PSO）均被证明是一种有效的优化算法。
这两种算法具有快速、高效的优化过程和高收敛速度。
在实践中，这些算法已经被广泛地应用于智能电网和分布式能源系统中。
在大型海上风电场中，无功配置不仅影响电力系统的稳定性，而且会影响到风机的能力和效率。
因此，需要进行综合优化。
风电场有功与无功功率控制系统的管理与运维综述
风电场有功与无功功率控制系统的管理与运维综述一、引言随着全球对可再生能源的需求增加以及对环境保护意识的不断加强，风能逐渐成为重要的可再生能源之一。
风电场作为利用风能发电的重要设施，在能源结构调整中发挥着关键作用。
而风电场的有功与无功功率控制系统的管理与运维对于风电场的稳定运行和电网的安全性具有重要意义。
本文将综述风电场有功与无功功率控制系统的管理与运维相关内容。
二、风电场有功与无功功率控制系统概述1. 有功功率控制系统有功功率控制系统用于控制和调节风机的输出功率，确保风电场按照预定的发电能力稳定运行。
其主要组成部分包括风机控制器、功率转换器以及与电网进行连接的传输设备。
通过监测风速、风向、温度等环境参数，并根据预设的功率曲线，有功功率控制系统实现了对风电场内风机的输出功率的有效控制与调节。
2. 无功功率控制系统无功功率控制系统用于维持电网的稳定性，通过控制风电场的无功功率，保持电网电压的合理范围。
其主要组成包括无功发生器、电容器组以及与电网进行连接的传输设备。
无功功率控制系统能够主动响应电网的调度信号，并通过合理调节电容器的容量、投切无功发生器等方式，维持电网的无功功率平衡，提高电网的稳定性。
三、风电场有功与无功功率控制系统的管理与运维1. 系统监测与故障诊断风电场有功与无功功率控制系统的管理与运维的第一步是进行系统监测与故障诊断。
通过实时监测风电场的输出功率、电压、电流等参数，运维人员能够及时发现系统故障，提前做出相应的处理措施，以保证系统的正常运行。
同时，利用数据分析技术，对风机的运行状态进行评估和预测，提升系统的可靠性和运行效率。
2. 维护与保养风电场有功与无功功率控制系统的正常运行离不开维护与保养工作。
运维人员应定期对系统的关键设备进行巡检与维护，包括风机控制器、功率转换器、电容器组等。
在维护过程中，需注意设备的温度、电流等参数的监测，及时发现并处理设备的故障，以减少因设备故障带来的停机时间和维修成本。
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。
风电场无功运行情况与分析
风电场无功运行情况与分析吴小洪（中国福霖风能开发公司）摘 要: 利用调查研究的方法，结合风电技术发展,分析风电机组无功运行方式 关键词: 调查 技术一、引言随着《清洁生产促进法》和《可再生能源法》的颁布，风电作为最重要的可再生能源之一，迎来了大好的发展机遇，其开发利用对于我国实施能源战略和节能减排战略具有举足轻重的作用，受到了越来越广泛的关注。
目前在我国东北、西北、内蒙、河北以及沿海陆续树立起了千万座风塔，建立起了座座风电场，风电装机总容量已经突破300万，为节能减排、改善能源结构、保护环境作出了巨大的贡献。
二、风力发电系统简介风力发电系统主要由风力发电机组和升压变电站组成。
风力发电机组是将风动能转换为机械能，再将机械能转换为电能输送到电网的机电一体化设备。
升压变电站则把风机发出电能升压到电网电压,再送入电网。
系统组成如下：随着风电场规模汇集容量的增大,风力发电机组与电网之间的相互影响越来越大,有必要探讨风电机组并网后电网和风电机组的运行效率、安全性和稳定性问题。
三、电网最关注的问题风能是随机和不可控的，风机发出的电能是波动、随机的，必然引起风电机组的电压波动和闪变，异步电机以及双馈异步电机和直驱电机的电力电子（变频器）的使用，带来了谐波和间谐波。
由风的随机性，风电场的输出负荷是一个变化频繁的负荷，对相对稳定的电力系统来说是一个扰动干扰源，电力系统关注风电场并网后会对电力系统冲击影响，以及电能质量问题，为此国家电网公司出台了《国家电网公司风场接入电网技术规定（试行）》和《国家电网公司风电场接入系统设计内容深度规定（试行）》，两个试行规定对风力发电机组的上网性能如风机运行电压和频率范围以及风电场的有功控制、无功控制、电压调节等方面做出具体的和建议性规定。
1、频率的稳定，频率正常为50Hz,变化范围一般是±0.2 Hz2、电压的稳定，额定电压:220 kv,110 kv,35 kv,10.5kv; 变化范围一般是+7 ～-10%，而在事故状态下，不平衡度不超过2-4%。
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。
风电场的电能质量分析与改善
风电场的电能质量分析与改善随着全球对可再生能源的需求不断增长，风能作为一种清洁、可再生的能源逐渐受到重视。
风电场作为利用风能发电的重要设施，扮演着促进可持续发展的关键角色。
然而，随着风电场规模的不断扩大，电能质量问题也日益凸显。
本文将对风电场的电能质量进行分析，并探讨改善措施。
一、风电场电能质量现状分析风电场的电能质量指的是风力发电系统所提供的电能与标准电能之间的差异。
主要影响风电场电能质量的因素包括电压波动、频率偏差、谐波、闪变等。
这些问题的存在不仅会对电力系统的正常运行造成影响，还会对用户的用电设备产生不良影响。
首先，电压波动是指电网中电压出现的起伏变化。
风电场接入电网后，由于风力的变化，风机的输出功率会有所波动，由此引起电网电压的波动。
如果电网电压变化过大，就会对用户设备产生影响，甚至造成设备损坏。
其次，频率偏差是指电网电压的频率与额定频率之间的差异。
风力发电是通过转子的转动直接产生电能，而风机的旋转速度与电网的频率密切相关。
如果风力发电系统不能有效地跟踪电网频率，就会导致频率偏差，从而影响电网的稳定运行。
此外，谐波是指存在于供电电流和电压中比基波频率高的无功电波成分。
风电场中，逆变器等电力电子设备的使用会引入谐波，而高比例的谐波会导致电网电压波动、电动机发热等问题。
闪变是指电力系统中瞬时功率较大变化导致光强变化的现象。
风力发电系统中，风速的不稳定会导致风机的功率输出有较大幅度的变化，进而引起电能质量的闪变问题。
闪变不仅会影响生产设备的正常运行，还会对住宅区域的居民产生不适。
二、风电场电能质量改善措施为了改善风电场的电能质量问题，可以采取以下措施：1. 电力系统设计优化：在风电场的规划和建设阶段，应考虑电力系统的合理设计，包括合理配置变压器容量、采用适当的电缆和导线、防止并网运行引起谐波等。
通过优化设计，可以降低电能质量问题的发生。
2. 定期检修设备：风力发电机组在运行过程中可能会遇到各种故障，这些故障会对电能质量产生不利影响。
风力发电机组的无功功率调节
风力发电机组的无功功率调节风电场主要由风力发电机组、箱式变电站、集电线路、主变压器组成。
通常这些设备均吸收一定的感性无功。
对于笼型异步发电机组成的风电场，发电机工作要吸收一定的无功功率，因此笼型异步发电机组成的风电场的无功呈感性。
对于由双馈异步发电机或永磁直驱式同步发电机组成的风电场，当风速较小、送出的风功率很低时，风电场的无功呈容性；风速较高、送出的风功率很大时，风电场的无功呈感性。
风电场的无功补偿应起到以下作用：（1）补偿风电场设备自身的无功消耗，包括风电场内的电缆线路、箱式变压器等。
（2）稳定和调节系统的电压。
由于风速的随机性导致了风力发电机组出力的波动，进一步引起风电场的并网点或当地电网其他节点的电压波动。
对于弱电网结构，风力发电机功率波动引起的电压波动尤其明显。
因此要利用风电场的无功补偿对电压波动进行抑制，起稳定电压的作用。
由于本地负载变化或运行方式变化引起的并网点电压偏低或偏高，风电场的无功要对并网点或其他节点进行电压调节，起调节系统电压的作用。
（3）对于电网故障引起的低电压，风电场的无功补偿尽可能向电网提供一定的无功，起到支撑电网的作用，具体情况根据风电场的无功设备而定。
（4）对于具有一定无功调节能力的双馈风力发电机或永磁直驱式风力发电机组成的风电场，除了具有上述三点外，还可以作为电力系统中的无功提供者，应向电网中提供无功，提高电网的功率因数。
一、直接并网的鼠笼型异步发电机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，不能像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定；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。
风电场无功补偿分析研究
容量 的 百 分 数 ） 化 情 况 有 １ ０ 、 ０ 、 ０ 、 变 ０ ％ ８％ ５％
２ ０％ ；
本文 将接 人 变 电 站 １的 某 一 风 电场 内 部 作 为研究 对 象 ， 体计 算分 析 风 机不 同有 功 功 率 和 具
无 功 功率 以及 不 同馈 线 长 度下 ， 电场 内稳 态 运 风 行 特性 。风场 内部 结构 如 图 ２所示 。 其 中 ， 电 场 所 有 风 机 均 为 双 馈 式 风 电 机 风 组 ， 台风机 额定 容 量为 １ ５ＭＷ ， 每 ． 额定 电压 ０ ６ ．９ ｋ 经 变 比为 ０ ６ Ｖ ３ Ｖ 的箱 式 变 压器 升 至 Ｖ， ．９ ｋ ／ ５ｋ ３ Ｖ。３ Ｖ母 线共 有 ６回馈 线 ， 回馈 线 接 有 ５ｋ ５ｋ 每 １ １台 风 机 ， 台 风 机馈 线 间隔 相 等 ， 图 ２中节 每 如 点 ４ ５之 间 的距 离 。３ Ｖ母 线 经 变 比 ３ Ｖ 、 ５ｋ ５ｋ ／
Ｌ ｕ Ｌ ｕ — ｉ Ｂ ｏｚｕ ｉ ｅ ， ｉ ｎｊ ，Ｌｕ ａ — Ｙ Ｑ ｕ ｈ
（ ． ｏ ｈＣ ｉａＥｅｔ ｃＰ ｗｅ ｎｖ ｒｉ ， ｅ ｉｇ１ ２ ０ Ｃ ｉａ １ Ｎ ａ ｈｎ ｌｃｒ ｏ ｒＵ ｉｅｓ ｙ Ｂ ｉｎ ２ ６， ｈｎ ； ｉ ｔ ｊ ０ ２ Ｎｏ ｈＣ ｉａＥ ｅｔ ｃＰ ｗ ｒＲｅｅｒｈ Ｉｓ ｔｔ ｏ Ｌｄ ， ｅｊ ｇ１ ０ ４ ， ｈｎ ） ． ａ ｈｎ ｌｃｒ ｏ ｅ ｓａｃ ｎｔ ｕｅＣ ． ｔ． Ｂ ｉ ｎ ０ ０ ５ Ｃ ｉａ ｉ ｉ ｉ
１ ６
华 北 电 力技 术
ＮＯＲＴ ＨＩ Ａ ＥＬ Ｔ Ｃ Ｐ ＷＥＲ Ｈ Ｃ Ｎ ＥＣ ＲＩ Ｏ
Ｎ ． ２ １ ｏ８ ０２
风电场无功特性
输电线路要由系统供给无功。
2.4 风电场的电压特性 有功出力变化对电压的影响
在风电机组输出端及集电系统中，线路的电阻参数较
大，而且有功功率明显大于无功功率，因而有功功率对 线路电压降的影响比较明显。 风电机组有功功率的变化，更会引起集电系统中的电压 变动。
某些大型风电机组的启动和退出、发电机组输出功率骤
2.1 风电场的有功出力
风电场的集群功率输出 风电机组的有功出力，由风力机的输出功率、传动机构的机械效率、 发电机的能量转换效率等共同决定。
Pm 1 C P Av 3 2
1、对风力机输出功率影响最大的就 是风速和风能利用系数。 2、除了风速以外，造成风电机组输 出功率波动的原因还有：塔影效应、 偏航误差和风剪切等因素的影响。 风电机组连续运行时，在叶轮旋转 一周的过程中产生的转矩不稳定、 转矩波动将造成风电机组输出功率 的波动。
风能密度是指单位面积上流过的风能。
1 3 v 2 风速是影响风能密度进而影响风电场出力的关键因素之一 W
2.1 风电场的有功出力
风速 离地高度不同，风速也不一样。一般在几千米高度范围以内，随着高 度的增加，风速会逐渐增大，大致可以用下式来表示：
h v h0
n
地面上风速较低是由地表植物、建筑物及其他障碍物的摩擦所造成的。
k v P (v ) c c
k 1
e
v c
k
对于风能的利用来说，要求平均风速高，同时又希望风速变幅越小越
好，以保证风力机平稳运行，便于控制使用。
2.1 风电场的有功出力
风电机组的输出功率波动 风电机组的有功出力，由风力机的输出功率、传动机构的机械效率、 发电机的能量转换效率等共同决定。
风力发电及风电并网技术现状与改善分析
风力发电及风电并网技术现状与改善分析摘要：风力发电是一种新兴的发电方式,这种发电方式在使用的过程中是绿色环保的,进行风力发电,一方面是减少发电的成本,另一方面是要节约能源,保护环境。
我国的风力发电及风电并网技术还存在着很多的问题,相对于技术较为发达的国家来说,风力发电技术还不完善.本文就是对风力发电及风电并网技术的现状和改善建议进行分析,为相关的研究提供借鉴。
关键词：风电并网；控制技术；现状1风力发电技术现状分析1.1单机容量小，浪费大量的建设资源众所周知，风力是电力发电的重要组成部分，其发电效率直接影响到发电行业的发展，因此，风力发电技术应结合市场的发展趋势以及人们的用电需求等进行及时的改进。
然而，就现阶段风力发电技术来看，在人们生活水平不断提高的情况下，人们对生活用电的需求也在不断的增加，风力发电作为发电技术的重要组成部分，为了满足人们的用电需求，很多地区会增设多个风力发电机组，而在这种情况下就会造成大量的资源浪费，尤其是土地资源的浪费，将会造成国家土地资源吃紧的问题，影响到风力发电的可持续发展。
1.2陆地风力发电建设过于集中随着人们生活水平的不断提升，用电量以及用电负荷在不断增加，也将给发电行业带来一定的负担，为了满足人们用电需求，在陆地建设了更多的风力发电厂，其中也有很多风力发电厂是建立在城市周边的，而受到城市建筑的影响，这些风力发电厂的发展也将受到极大的影响，从而制约了风力发电厂的发展。
另外，风力发电厂在建设中选址的不合理，也影响到风力发电行业的稳步发展。
1.3风力发电技术的经济性不足对于风力发电技术来说，主要走的是节能路线，而从风力发电技术的实际运行调查中发现，风力发电技术在实施的过程中，缺乏一定的经济性，会增加风力发电技术的实施成本，从而影响到风力发电技术的实施效果，也将违背风力发电技术实施的本质，不利于风力发电技术的可持续发展。
2目前我国风力发电存在问题（1）首先是政策问题，目前我国缺乏对可再生能源开发的有力的政策支持，包括科研资金投入和减少对环保企业税收和政策手续等，同时也缺乏相应的支持可再生能源发展的法规法律。
大型风电场中静止无功补偿对电压稳定性的分析
功补偿 技术 。文 献 ［ ４］ 在Ｐ Ｓ Ｃ Ａ Ｄ ／ Ｅ ＭＴ Ｄ Ｃ程序 中建立
了基 于恒速感 应 发 电机 的装 有 Ｓ Ｖ Ｃ的风 电场 模 型 ， 文
中的仿真结 果 证 明 ， 在 电网 相 对 薄 弱 、 系 统 发 生 扰 动 时， Ｓ Ｖ Ｃ装 置能 有效提 高 系统稳定 性 ， 因而深人 风 电场
（ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ＆ Ｎ ｅ ｗ Ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ， Ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ Ｇ ｏ ｒ ｇ ｅ ｓ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｙ ｉ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ４ ４ ３ ０ ０ ２ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
３ ４
《 电气开关》 （ ２ ０ １ ３ ． Ｎ ｏ ． ５ ）
文章编 号 ： １ ０ ０ ４— ２ ８ ９ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ ５— ０ ０ ３ ４— ０ ４
大 型风 电场 中静 止 无 功补 偿 对 电压 稳定 性 的 分析
张陆洲 ， 张红 ， 肖业湘 ， 严浩 ， 刘兴文 （ 三峡 大学电气与新能源学院 ， 湖北 宜 昌 ４ ４ ３ ０ ０ ２ ）
ｉ ｎ Ｌａ ｒ ｇ ｅ — Ｓ ｃ ａ ｌ ｅ Ｗ ｉ ｎ ｄ Ｐｏ ｗｅ ｒ Ｐｌ ａ ｎｔ
无功补偿装置在风电场运行中出力不足分析及解决方案
个， 最大可测量４ ９ 次谐波。 当记录时间间隔设为１ 分钟 ， 测量参数设为４ ￣－ ＇ ｔ － 时， 其存储容量可满足２ ４ ｄ ， 时持续测量要求。 该仪器电压测量精度为０ ． １ ％， 电流测 量精 度为 ０ ． ５ ％。
２、 测 试倍 号 的 抽 取
３ ５ ｋ Ｖ 进 线 测量信 号 的选取 ： 电压 信号 ： ３ ５ ｋ Ｖ － ｌ ￣ ： 线进 线测 量Ｆ ｒ ｒ 的 二次 回路 试验 端子 。 电流信号 ： ３ ５ ｋ ｖ ￣线进线测量Ｃ Ｔ 的二次回路试验端子。 ３ ５ ｋ Ｖ电容器 组进 线信 号 的选取 ： 电压 信号 ： ３ ５ ｋ Ｖ电容器 组进 线测量 Ｆ ｒ ｒ 的二 次 回路试 验 端子 ， 电流 信号 ： ３ ５ ｋ Ｖ电容 器 组进 线测量 Ｃ Ｔ 的二 次 回路 试 验端 子 。 ３、 测 试仪 器 的 设 置
以１ １ ０ Ｋ Ｖ单 回架空线 接人榆 林 西部地 电１ １ ０ ＫＶ 郝滩 变 电站 ， 站 内３ ５ Ｋ Ｖ－ ／ ￣ ： 线 侧 配有 一套 ３ ５ ＫＶ 静 态无 功 补偿装 置 ． 在运 行 中无 功量 可 连续 在－ ４ Ｍｖ ａ ｒ一 ８ Ｍｖ ａ ｒ 区间进 行 平滑 调节 。 其 中Ｓ Ｖ Ｇ 可 动态 容量 为 ～ ４ Ｍｖ ａ 卜一 一 ８ Ｍｖ ａ ｒ ． Ｆ Ｃ 固定 容量 为 ４ Ｍｖ ａ ｒ ． 无功 补 偿在 运行 中存 在的 问曩 国电草 山粱４ ９ ． ５ ＭＷ 风电场 ， 无功 电源主要包 括 风电机组及 场 内的无功补
中 图分 类号 ： Ｆ ２ ７ ０ 文献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ ９ — ９ １ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ４ ） ２ ７ — ０ ３ ３ ９ ～ 叭
国 电 陕西新 能源 有 限公 司革 山梁４ ９ ． ５ ＭＷ风 电场 位于 陕ｊ Ｅ 靖边 县梁 镇 ， ２ ０ １ ２ 年８ 月 共计 ３ ３ 台１ ５ ０ ０ ＫＷ风 电机组 全 部并 网发 电。 风 电机 组 采用联 合 动力
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2
送出
接入点
洋口变
线路长度（km）
22
无功功率
系统考核要求
根据月吸收系统有功电量、无功 电量计算功率因数，当功率因数 为 0.9 时对吸收电网无功不作考 核，当功率因数大于 0.9 时，吸 收的有功电费按对应比例相应 减少，当功率因数小于 0.9 时， 吸收的有功电费按对应比例相 应增加。
风电机组功率因数
=236.34 万元。
5.2 如东环港、东凌 100.5MW 风场运行情况 如东环港、东凌风场地处黄海边，安装有 67 台 GE1.5MW 风电机组，两风场总容量为 100.5MW， 风机出口电压为 690V，经就地箱式变压器升压至 35kV 后，每 6-8 台风机构成一组通过场内线路接至 变电站 35kV 配电装置，再经主变升压至 110kV 送入电网。自 6 月份正式投产以来，风机及变电设备 经受了台风、暴雨和盐雾的考验，至 11 月 20 左右，风机正式投产以来的可利用率达到 98%以上，高 于合同规定的 95%可利用率要求，变电设备运行也较为正常。 风电场基本情况见下表：
风力机的机械功率 PM 可以表示为 PM=0.5CpAρv3
风机的机械功率取决于风力发电机捕获风能的大小，与风力发电机转速控制规律有关。根据双馈电 机的数学模型得到转子、定子无功功率关系为
Qr= 3⎤2Lr Ir2 / 2 + s(3⎤1Ls Is2 / 2 + Qs ), 式中 Qr 为转子侧无功, Qs 为定子侧无功，Is 和 Ir 为定、转子电流的峰值，Ls 和 Lr 为定、转子 电感（漏感和励磁电感之和）；ω1 为定子电流角频率；ω2 为转子电流角频率； 由无功功率关系，双馈电机转子端输入的无功功率满足双馈电机励磁和定子侧无功功率控制。而风 电机组输入到电网的无功功率：Qg Qs – Qc 式中 Qg 为输入到电网的无功功率, Qs 为定子侧无功， Qc 为转子侧从电网吸收的无功。 由于转子电流变换器（变频器）中间直流环节的存在，变频器两侧只交换有功功率，无功功率 Qc、 Qr 是互相解耦的，即 Qs、Qc 是互相解耦的，即风机输出的有功与无功是解耦的。双馈电机定子侧有 功和无功功率运行范围受定、转子绕组和转子侧电流变换器（变频器）的电流限制影响，但主要由转 子侧变流器的电流限制。目前各个风机厂家的技术文件都明确功率因数可调，可以吸收或发出部分容 性无功。 如 VESTAS 风机功率因数调节范围是 0.98 电感（欠激励）到 0.96 电容（过激励），功率因 数 Cosφ缺省设置是 1。
过研究后认为，根据 V80 风机双馈电机的特性，为了充分发挥双馈电机的技术优势，通过调整 V80 风
机的功率因数解决风场从电网吸收无功的问题， VESTAS 公司也同意在 2007 年 4 月 20 日之后将 15
台 V80 风机功率因数由 1 调整为容性 0.985 的协议。自 4 月 20 日风场调整风机功率因数之后，风场
随着风电技术的发展,由双馈或直驱风电机组组成的风电场可做为重要的无功电源,在稳定电网电 压和无功补偿方面可发挥巨大作用。 四、风电机组无功功率分析
根据能量守恒定律，是否存在风机发出或吸收无功会影响有功的输出能力问题？ 4.1 双馈风力发电机功率关系
双馈异步风力发电机其发电的首要条件是要吸收无功来建立磁场，如果没有无功来源，也就是说没 有电网，异步发电机是没有能力发电的。
1
PN4-06
直驱永磁同步风力发电系统通过变流装置和变压器接入电网，其中变流系统主电路采用交－直－ 交结构，将永磁同步风力发电机发出的能量通过变压器送入电网，
永磁同步发 电机
电机侧 主开关
整流单元
制动单元
逆变
风机箱变 1600kVA 0.69/10（35）kV
网侧主开关
电网
变流系统主电路原理图
直驱永磁同步风力发电系统变流装置是全功率变流装置，具有更宽范围内的无功功率调节能力和 对电网电压的支撑能力。金风 1500kW 机组在全功率负荷范围(0-100%),功率因数调节范围均在容性 0.95～感性 0.95 之间变化。
状态下，不平衡度不超过 2-4%。
3、最大功率变化率要求如下：
风电场装机容量（MW）
10min 最大变化量（MW）
1min 最大变化量（MW）
<30
20
6
30—150
装机容量/1.5
装机容量/5
>150
100
30
4、电压的稳定一般由电网的有功和无功的平衡决定，电网对风电场（风机）无功要求如下：
（1）风电机组的可控功率因数变化范围应在-0.95—0.95 之间
行）》，两个试行规定对风力发电机组的上网性能如风机运行电压和频率范围以及风电场的有功控制、
无功控制、电压调节等方面做出具体的和建议性规定。
1、频率的稳定，频率正常为 50Hz,变化范围一般是±0.2 Hz
2、电压的稳定，额定电压:220 kv,110 kv,35 kv,10.5kv; 变化范围一般是+7 ～-10%，而在事故
大重华锐根据提供的数值或者客观要求，在整个工作范围内具有很强的控制输出功率和无功功率 能力，功率因数（cosφ）：缺省标准值为 1.0。
北重风机的控制系统保证风机的输出功率稳定，功率因数（cosφ）：缺省标准值为 1.0。 东汽风机的功率因数：功率因数 Cosφ缺省设置是 1，调节范围是 0.95 电感（欠激励）到 0.95 电 容（过激励） 目前龙源运行的所有双馈风电机组，只有福建东山 VESTAS-V80 风机和江苏龙源如东 GE-1500KW 风 机运行在 cosφ=0.98（容性）下。 4.2 直驱风力发电机功率关系
风电场概况
名称
乌礁湾风电场
容量（MW）
30
风电机组
生产厂家
Vestas
台数
15
单机容量（MW）
2
箱式变压器
生产厂家
Vestas
台数
15
容量（kVA）
2100
型号
ZGSB9-Z-900/35
场内电缆汇流线路
电缆型号
VLV22-70
总长（km）
25
2
PN4-06
主变
容量（MVA）
31.5
变比
10/110kV
3
PN4-06
风电场概况
名称
江苏龙源环港、东凌风场
容量（MW）
100.5
风电机组
生产厂家
GE 公司
台数
67
单机容量（MW）
1.5
箱式变压器
生产厂家
ABB
台数
67
容量（kVA）
1600
变比
0.69/35kV
场内汇流线长度（km）
电力电缆
50
架空线10主变来自容量（MVA）63
变比
35/66/110kV
台数
台数
1
送出
接入点
陈城
导线型号规格
LGJ-120
线路长度（km）
11
2）电网情况
电网要求风场主变高压侧出口电压必须处于 110kV~120kV 之间，无功就地平衡，不吸收也不发出
无功。地区电网规定每吸收电网 1kwar.h 无功扣罚 1 度有功, 自 06 年 9 月份投产以来风场一直饱受
吸收电网无功电量过多问题的困扰，风场 06 年因吸收电网无功损失 226 万度有功电量。2007 年初经
4
PN4-06 双馈异步电机和直驱电机的采用变速恒频控制技术，风力发电机的转速不受发电机输出频率的限 制，且其输出的电压频率、幅值和相位也不受转子转速的影响。充分发挥风电机组自身的无功容量， 并使其参与所连接电网的无功调节，利用双馈风力发电机发出或吸收无功功率可做为对风电场主变、 箱变等无功消耗用户起到就近补偿的作用，并通过选择所连接电网某一节点进行无功控制，调节电网 电压，并降低线损。 由于双馈风力发电机和直驱发电机的无功容量收到限制，有必要或必须采取合适的无功补偿装置 来降低风电场内的无功损耗，进而降低系统损耗（变压器、输电线路、用电设备）；这样就是间接的 增加风电场发电量，提高发电收入；系统降损是提高风电场发电收入的重要措施；一般通过控制无功 功率来降低系统损耗。无功功率和系统交流电相位改变相关，相位的改变使能量通过电网传输更加困 难。根据公式△P%=(1-cosΦ/cosΦ1)X100%，其中 cosΦ1 为补偿后的功率因数,cosΦ 为补偿前的功 率因数则 cosΦ>cosΦ1,所以提高功率因数后,线损率也下降了,增加电网中有功功率的输送比例。 风机的效率或风电场的效率与许多因数有关，风机是一个随动系统，今后发展的方向是采用风速预 报和能量管理系统，以便电网做好科学负荷调配。风电技术下一步关注的重点将是海上风电的开发利 用，以及精细化管理，如风能预报和科学调度的能耗管理集约运行系统。开发风能资源，有助于缓解 能源短缺和环境危机，助力解决制约社会经济发展的能源瓶颈问题，开创经济发展的新动力。
0.98
运行情况
风机运转时向系统送出无功，风 机停转时向系统吸收少量无功。
2）电网情况 电网要求风场主变高压侧出口电压必须处于 110kV~120kV 之间，无功就地平衡，不吸收也不发出 无功。当风电场投运 5 万（49.5MW）时，吸收电网无功达 1.5 万，后经过研究后认为，根据 GE1.5 风 机双馈电机的特性，为了充分发挥双馈电机的技术优势，通过调整 GE1.5 风机的功率因数解决风场从 电网吸收无功的问题， GE 公司也同意把风机功率因数由 1 调整为容性 0.98 的协议。自风场调整风 机功率因数之后，风场的无功问题得到很好的解决。取得不错的经济效益。 六、结束语 电力系统的无功补偿与无功平衡，是保证电压质量的基本条件，对保证电力系统的安全稳定与经 济运行起着重要的作用。
来越广泛的关注。目前在我国东北、西北、内蒙、河北以及沿海陆续树立起了千万座风塔，建立起了