涂繼昭 陳遠太

國家電投集團江西電力有限公司高新清潔能源分公司 江西南昌 330000

隨著我國風電行業(yè)的不斷發(fā)展，風電場的規(guī)模也實現(xiàn)了不斷擴大。這樣的情況雖然對風電領(lǐng)域的發(fā)展起到了十分有效的推動作用，但是也會進一步增加風電系統(tǒng)的不可控性。所以，傳統(tǒng)形式的固定電容已經(jīng)無法滿足當今風電系統(tǒng)的實際需求，這就需要通過動態(tài)無功補償方案的合理設(shè)計來達到良好的補償效果，以此來保障風電網(wǎng)絡(luò)的良好穩(wěn)定運行。

1 風電場中的動態(tài)無功補償設(shè)計方案分析

1.1 并聯(lián)固定電阻加靜止土工補償器（SVC）形式的補償方案

在通過該方案對風電場進行動態(tài)無功補償?shù)倪^程中，可以將固定形式的電容器組安裝在風電場中的異步發(fā)電機一端，并借助于變壓器來提升風力發(fā)電機群組出口位置的電壓，然后再將SVC 裝置安裝在總輸電線路上。也有一些風電場會在每一個并聯(lián)形式的風力發(fā)電機組上進行一個SVC 裝置的安裝，然后再將所有的輸電線進行匯總[1]。

就目前來看，在很多的風電場中，這種動態(tài)無功補償方案都得到了合理應(yīng)用，當出現(xiàn)短路故障的情況下，通過該方案可進行電壓的快速重建。但是在該方案的具體應(yīng)過程中，如果不能對SVC 的容量進行合理設(shè)置，就很可能導致補償過高的情況出現(xiàn)，進而導致沖擊電壓升高，電壓穩(wěn)定性也會受到不利影響[1]。因此在通過這種方案對風電場進行動態(tài)無功補償?shù)倪^程中，一定要按照實際的風電場情況來進行容量的合理選擇，并對SVC 的安裝位置和控制方式進行合理設(shè)置，這樣才可以有效避免過電壓情況的發(fā)生。

1.2 并聯(lián)固定電阻加靜止同步補償器（STATCOM）形式的補償方案

在通過這種方案對風電場進行動態(tài)無功補償?shù)倪^程中，需要將固定的電容組連接在風電場中的異步發(fā)電機一端，并將靜止同步補償器安裝在風力發(fā)電機出口位置通過變壓器升壓之后卻尚未再一次升壓就接入到了無限大系統(tǒng)中的輸電線路上，其安裝的位置類似于靜止無功補償器的安裝位置。在通過靜止同步補償器進行無功補償?shù)倪^程中，通常需要相應(yīng)的無功容量，因此，風電站應(yīng)該對自身的容量大小預(yù)先做好估算。在容量相同的情況下，靜止同步補償器和靜止無功補償器所需要的容量應(yīng)該十分接近，且有著十分接近的運行費用。但是相比較靜止無功補償器而言，靜止同步補償器在每兆乏的價格方面會高出很多。如果線路中出現(xiàn)了短路故障，通過這種方案將會讓電壓以最快的速度恢復(fù)。所以相比較上一種方案而言，這種方案有著更加強大的無功補償能力。

1.3 并聯(lián)固定電阻加同步調(diào)相機形式的補償方案

就結(jié)構(gòu)來看，這種補償方案和以上的兩種基本相同，同步調(diào)相機的安裝位置與以上兩種方案中的SVC 或者是STATCOM 的安裝位置相同。當風電系統(tǒng)發(fā)生故障時，同步調(diào)相機將會在第一時間為電網(wǎng)進行無功補償?shù)奶峁?，所以相比較前兩種方案的故障消除后提供補償而言會更加有效。但是在電壓恢復(fù)的時間方面來看，這種補償方案會比前兩種補償方案更加落后一些[2]。

2 三種動態(tài)無功補償方案的比較分析

通過以上三種常用動態(tài)無功補償方案的設(shè)計分析來看，補償效果最佳的是靜止同步補償器這一方案，但是這種方案的應(yīng)用價格也更加昂貴；同步調(diào)相機這一方案的價格更低，但是其補償效果最差；所以相比較這兩種方案來看，靜止無功補償器SVC 這種無功補償方案應(yīng)該是風電企業(yè)進行電網(wǎng)動態(tài)無功補償?shù)氖滓x擇，這種方案不僅可以對三相短路等的各種風電系統(tǒng)問題達到良好的處理效果，同時也有著更好的性價比，所以該方案在我國的風電企業(yè)中已經(jīng)得到了十分廣泛的應(yīng)用。

但是在具體的應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，該方案也會存在一定的問題，首先，因為風電場的每一組風力發(fā)電機上都安裝了SVC 設(shè)備，所以在運行過程中就很容易發(fā)生無功補償設(shè)備不夠均勻的情況，加之SVC設(shè)備都帶有屬于自身的電容器，所以同時投切現(xiàn)象也很容易發(fā)生，進而對電網(wǎng)造成較大沖擊。所以在該方案的應(yīng)用過程中，就應(yīng)該對每一個SVC 設(shè)備進行無功補償容量方面的合理設(shè)計。因為對每一條母線進行實時電壓值的合理控制是保障風電系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的一項關(guān)鍵措施，所以要想有效保障每一個節(jié)點在無功功率方面都能夠達到動態(tài)平衡，就應(yīng)該對SVC 容量進行合理設(shè)計，這也是保障這一無功補償方案得以良好運行的一項基礎(chǔ)條件。在對容量進行設(shè)計的過程中，主要應(yīng)該包含對穩(wěn)定電壓進行調(diào)整的無功補償量以及出現(xiàn)事故情況下可以滿足電壓支持所需的無功補償量[3]。

其次，在對風電場進行動態(tài)無功補償?shù)倪^程中，可以通過總控電壓的方法來進行控制，也就是采用分析和計算的方法來確定升壓站實際的無功補償量需求，并以此為依據(jù)來進行每一臺SVC 所需要提供無功補償量的合理計算與分配。在改進之后，需要添加一套設(shè)備來實現(xiàn)總體控制，并根據(jù)實際需求來進行每一個SVC 主控制設(shè)備的優(yōu)化升級，然后借助于工控計算機對其進行管理。這樣就可以讓SVC 設(shè)備之間配合效果不佳和電容無序投切等的情況得以有效避免，以此來實現(xiàn)該方案的進一步優(yōu)化，提升整體風電系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

3 結(jié)語

綜上所述，在對風電系統(tǒng)進行動態(tài)無功補償?shù)脑O(shè)計過程中，風電企業(yè)應(yīng)該對各種設(shè)計方案進行合理分析，以此來找出最具性價比的補償方案。在確定了合理的補償方案之后，也應(yīng)該對具體方案應(yīng)用過程中的一些問題加以全面分析，并根據(jù)實際情況與實際需求來進行無功補償方案的進一步優(yōu)化。通過這樣的方式，才可以有效保障無功補償方案優(yōu)勢的充分發(fā)揮，提升風電系統(tǒng)的運行效果，在滿足用戶實際用電需求的基礎(chǔ)上促進風電企業(yè)的良好經(jīng)營與發(fā)展。