SVG在双馈风力发电系统电压无功控制中的应用

SVG在双馈风力发电系统电压无功控制中的应用

王强

（甘肃龙源风力发电有限公司甘肃酒泉735211）

摘要：本文主要针对SVG如何应用于双馈风力发电系统电压无功控制工作中，进行了深入的分析和研究，从提高应用质量和效果的角度来进行研究，提出了具体的应用方法和对策，希望可以为今后双馈风力发电系统电压无功控制工作的开展带来参考和借鉴。

关键词：SVG；双馈风力发电系统；电压无功控制；应用

前言

当前，SVG的应用还存在不少问题，因此，我们有必要对双馈风力发电系统电压无功控制工作进行研究，在研究的过程中进行深刻的探讨，更好的促进相关工作有效开展，提高技术原理的应用质量。

1、SVG的基本概述

随着国民经济的持续快速发展和人们社会生活水平的不断提高，对能源的需求量也日渐增大，为了满足日益增长的能源需求，近年来国家大力提倡开发清洁能源和可再生能源，风力发电是目前最具有发展前途的清洁能源和可再生能源之一。为了风能资源的充分利用，提高风力发电的效率，必需要考虑采取措施改善风电场运行性能。在风力发电场装设无功补偿装置就是提高风力发电效率的手段之一。

静止无功发生器（SVG）和静止无功补偿器（SVC）同属交流输电范畴的两种无功功率电源，静止无功补偿器（SVC）有磁控饱和电抗器（MCR）型SVC、晶闸管控制电抗器（TCR）型SVC。由于静止无功发生器（SVG）与静止无功补偿器（SVC）相比较有较大优点，在近几年的风电场工程中静止无功发生器SVG型动态无功补偿装置得到了广泛的应用。

2、SVG在双馈风力发电系统电压无功控制中的应用

SVG在双馈式风力发电机并网时容量的确定当风速较低时，双馈式风力发电机可发出一定范围的无功功率，随风速的逐渐增大，当风电机组接近于额定状态时，为保证其输出的有功功率最大，需要从并网系统中吸收适当值的感性无功。正常运行时，电网节点电压闪变和电压频繁波动，要求在风机并网处加装动态无功补偿装置SVG。利用SVG动态无功补偿首先需要考虑的是并网双馈式风力发电机和SVG的容量匹配问题。

由于含有双馈式风力发电机的配电网络的无功优化考虑的是整个系统的稳态性能，因此有必要对配电系统中的负荷运行状态进行预测划分。这里根据地区日负荷曲线和风速特性，分成24个时间段，每一时段内负荷取恒定值，得到对应于平均风速下的双馈式风力发电机的平均有功输出为Pi和无功功率Qi，同时得到了理论上双馈式风力发电机接入节点处的电压，并以此作为该时段内的参考量UPCCref。但是，在每一分段区间内，双馈式风力发电机的有功出力和无功出力仍然是随机变化的，针对这种情况，通过加装一定容量的SVG动态跟踪风力机并网点节点电压的参考值UPCCref，这样在潮流分析时，在每一分段内，风力机可作为PV节点处理，但与一般的PV节点不同的是，由于双馈风力发电机的有功出力的随机性变化，双馈式风力发电机的有功功率P不是定值，在潮流分析和无功优化时，要考虑双馈式风力发电机的有功功率受限于其该分段内有功上限值Pimax和下限值Pimin之间。风速预测存在一定程度的误差以及分段区间的不同使得SVG应受其最小容量的限制。如图1所示为双馈式风力发电机的有功出力随时间变化的曲线，在每一分段区间内，双馈式风力发电机的平均有功输出为Pi，有功输出的上限值和下限值分别为Pimax、Pimin。

图1DFIG的有功出力随时间变化曲线

2.1工程概况

某11OkV电力系统中A变电站主要为该区域冶炼企业提供电能，工业负荷约占65%。因为工业负荷较大，其昼夜负荷波动较大，据历史运行数据可知，该区域最大电力负荷约12.8万kw（为夜间低谷时间，由于工业企业普遍采取低谷时段低费率用电模式），而在白昼时段其最小负荷仅为6.9万kw，峰谷差5.9万kW。另外，由于该区域工业负荷中非线性负荷容量较大，谐波注入到配电网中导致严重污染，曾多次发生10kV线路I母和II母侧发生补偿电容器烧毁、以及配电网继电保护“误动”、“误动”等事故，严重影响到供电电能质量水平和供电可靠性。110kV变电站10kV侧线路在夜间集中用电时段，其母线电压畸变率高达6.7%，超出标称电压10kV配电网的国家规定的4%限值标准，且谐波电流分量也达到基波电流的7.5%，10kV配电网线损相当高。在110kV主变压器处于50%负载率工况下，10kV侧配电网中5次、7次、11次谐波电流严重超标，其中7次谐波电流超标约2倍，所需补偿总谐波电流为27.05A。

2.2SVG补偿容量计算

考虑预留20%的富裕量，即需补偿32A总谐波电流，因此I母和II母两段10kV母线侧进行谐波治理需要补偿的无功容量为：

SVG无功发生装置在实际运行过程中，装置仅提供恒无功和负荷补偿两种运行方式。如果采取恒无功运行方式，则10kV配电网调度运行时所需设定的无功值不应超出SVG装置能够提供的额定容量值，即无功容量为负的装置额定容量至正的装置额定容量间进行无功动态补偿;在负荷动态补偿方式下，用户可以根据需求侧电力负荷实际情况选择SVG自动无功补偿配置及保护项，以充分利用SVG装置容量自动调节控制策略有效改善10kV配电网的供电电能质量。另外，在计算SVG装置无功补偿容量时，不仅要考虑10kV配电网基波无功补偿容量，同时还要考虑在容量范围内补偿配电网中存在的谐波分量，对配电网谐波进行有效治理，有效提高供电电能质量水平。根据统计计算，知I母和II母需要补偿的无功容量分别为3.6MVA和3.9MVA。因此，I母和II母分别选用的SVG无功发生器装置计算所需容量为：3.6+0.57/2=3.85MVA，取SVG无功发生器补偿容量为±4Mvar，同理II母SVG无功发生装置的补偿容量也取为±4Mvar。

2.3应用效果分析

在该110kV变电站10kV侧I母和II母上分别配置±4Mvar的SVG无功发生器装置，经调试投运后，10kV侧I母和II母的母线电压畸变率、谐波电流均处于合格范围内，其中电压畸变率由补偿前的6.7%有效降到2.8%，能够满足10kV公用电网谐波电压限值4%的要求，补偿效果十分明显。

3、结束语

综上所述，找到SVG的应用价值，对于我们今后开展相关的工作也是极为重要的，在研究双馈风力发电系统电压无功控制的工作的过程中，一定要时刻注意应用的要求，对SVG的应用进行研究，才能够发掘更多的应用价值。

参考文献：

[1]祝贺,徐建源,张明理,李斌.风力发电技术发展现状及关键问题[J].华东电力.2016(02)：66

[2]李家坤.柔性交流输电技术在电力系统中的应用[J].电力学报.2016(03)：03