风电接入对电网电压的作用机理
2012年第6卷第4期南方电网技术风力发电 2012，V ol. 6，No. 4 SOUTHERN POWER SYSTEM TECHNOLOGY Wind Power Generation
文章编号：1674-0629(2012)04-0037-03 中图分类号：TM614 文献标志码：A 风电接入对电网电压的作用机理
杨新力1，林勇2
（1. 广东省粤电集团有限公司，广州510630；2. 广东电网公司电网规划研究中心，广州510080）
摘要：鉴于风电场并网运行对电网无功电压的影响很大，首先分析了风电场并网运行时对风电场以及电网的电压产生的影响机理，探讨了风电功率因数与电网电压波动的关系，并通过实例仿真验证了风电场电压与风电出力、功率因数之间的相关性。由此指出了风电场无功电压控制和无功补偿配置方面的一些对策和建议，要求风电场通过足够的无功补偿配置和无功电压控制策略将其高压母线电压控制在110.0～117.7 kV。
关键词：风电；电网；电压；无功功率
Mechanism of Wind Power Impacting the Voltage of Power Grid
YANG Xinli1, LIN Yong2
(1. Guangdong Yuedian Group Co. Ltd, Guangzhou 510630, China；
2. Grid Planning & Research Center of Guangdong Power Grid Corporation, Guangzhou 510600, China)
Abstract: The wind farm has a great impact on reactive power and voltage when connected to the power grid. Firstly, the mechanism of how wind power influents the voltage is analyzed. Then, the relationship between the power factor of wind farm and voltage fluctuation is also studied. Finally, a case study is carried out to verify the relevance of the wind power output, the power factor of wind farm and the voltage of wind farm. Some suggestions and measures about voltage control and reactive power compensation for wind farm are put forward therefore: sufficient reactive power compensations and appropriate volt/var control strategies are required for wind farms to guarantee the voltages of their high-voltage buses are within the range of 110.0～117.7 kV.
Key words: wind power; power grid; voltage; reactive power
风能作为可再生能源中重要的组成部分和相对经济的发电方式，越来越受到各国的重视并得到了广泛的开发和应用。广东风力资源较为丰富，陆上（含海岛）风能资源理论储量75 GW，其中资源丰富区的可装机容量约为17 GW，广东近海水深30 m 以下可开发海上风电装机容量超过10 GW[1-2]。目前已经有超过20个风电场投产运行。
然而，以自然风为原动力的风力发电机组会对电网运行的可靠性、稳定性和电能质量带来明显的影响[3-4]；作为分布式电源的一种，也对电网的网损带来影响[5]。由于风电场所接入电网的电压维持能力较弱，风电机组因低电压保护动作而退出运行的情况时有发生，随着风电场出力增加和大幅波动，地区电网电压质量难以保证。风电场对接入电网电压/无功的影响已经成为了限制风电场装机容量的主要障碍之一。为此，本文首先分析了风电场并网运行时对电网电压产生的影响机理，探讨了风电功率因数与电压波动的关系，由此指出了风电场无功电压控制和无功补偿配置方面的一些对策和建议。
1 风电并网运行对电网电压的作用机理
图1为风电场并网示意图。其中，
w
U 、
p
U 和
g
U 分别为风电场机组机端电压、并网点电压和系统等效电压，R w 和X w为风电场送出线路、变压器的等效电阻和电抗，R g和X g为电网等效电阻和电抗。相关参数全部归算到并网点电压等级。
图1 风电场并网示意图
Fig. 1 Schematic Diagram of Wind Farm Connection to the Grid
以系统等效电压
g
U 向量为参考轴，由图1可得