1、 2009年第4期 總第263期 山東省長(zhǎng)島境內(nèi)已有4個(gè)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行,總裝機(jī)容量60.65 MW ,其中華能風(fēng)場(chǎng)經(jīng)110 kV 海底電纜與主網(wǎng)并列,魯能與聯(lián)凱公司的風(fēng)場(chǎng)(33.45 MW 則梯次接入110 kV 長(zhǎng)山站#1主變中低壓側(cè),110 kV 長(zhǎng)山變電站的#1主變?nèi)萘繛?1.5 MW (見(jiàn)圖1。由于風(fēng)機(jī)靠吸收系統(tǒng)無(wú)功來(lái)運(yùn)行,且其本身無(wú)功補(bǔ)償容量又隨風(fēng)機(jī)所發(fā)有功功率變化而變化,而風(fēng)力發(fā)電受風(fēng)力資源的影響非常大,因此研究大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償問(wèn)題,從而為抑制電壓快速波動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊提出合理的解決方案具有十分重要意義。1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括發(fā)電機(jī)、增速箱、剎車(chē)、偏航、控制等

2、幾大系統(tǒng)。發(fā)電機(jī)采用的是異步發(fā)電機(jī)。異步發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,它發(fā)電要吸收無(wú)功建立磁場(chǎng),如果沒(méi)有無(wú)功來(lái)源沒(méi)有電網(wǎng),異步發(fā)電機(jī)是沒(méi)有能力發(fā)電的。風(fēng)機(jī)從系統(tǒng)吸收無(wú)功,所以每臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)都設(shè)有無(wú)功補(bǔ)償裝置,風(fēng)力發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率需求隨有功變化,如圖2所示,以長(zhǎng)島聯(lián)凱風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)(12 MW 的運(yùn)達(dá)產(chǎn)WD49/750 kW 風(fēng)機(jī)為例,功率因數(shù)不小于0.98。該風(fēng)機(jī)補(bǔ)償分為8組固定的容量(28 kvar 、56 kvar 、84 kvar 、112 kvar 、140 kvar 、168 kvar 、196 kvar 、224 kvar ,在每個(gè)補(bǔ)償段內(nèi),不足部分無(wú)功從電網(wǎng)吸收。表1分別列出了運(yùn)達(dá)產(chǎn)WD43/75

3、0恒槳距風(fēng)機(jī)4極發(fā)電機(jī)不同功率點(diǎn)的功率因數(shù)、功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.99的無(wú)功功率需求量、投入電容補(bǔ)償后的功率因數(shù)。2 風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償和電壓調(diào)整聯(lián)凱風(fēng)電場(chǎng)(12 MW 在長(zhǎng)島電網(wǎng)末端,且其接入35 kV 系統(tǒng)規(guī)模較大,因此選取聯(lián)凱風(fēng)電場(chǎng)接入系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)為依據(jù)進(jìn)行比較分析,具有一定代表性。表2是2008年10月6日(風(fēng)況較好及2008年10月9日(風(fēng)況較差兩個(gè)典型日?qǐng)?bào)表的數(shù)據(jù)對(duì)比。在停風(fēng)狀態(tài)下保持與電網(wǎng)聯(lián)接并從系統(tǒng)吸收無(wú)功。風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償和電壓調(diào)整張克杰,山東省長(zhǎng)島縣供電公司摘要:長(zhǎng)島現(xiàn)有風(fēng)電總裝機(jī)容量為60.65 MW與電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行,海上風(fēng)電場(chǎng)也已在建設(shè)中,規(guī)模日漸擴(kuò)大的風(fēng)電場(chǎng)

4、是否會(huì)給電網(wǎng)帶來(lái)較大的影響,為此加以認(rèn)真分析,針對(duì)其對(duì)系統(tǒng)的無(wú)功及電壓影響進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞:風(fēng)力發(fā)電;無(wú)功補(bǔ)償;電壓調(diào)整;解決方案中圖分類(lèi)號(hào):TK-81文獻(xiàn)標(biāo)志碼: B文章編號(hào):1003-0867(200904-0053-02圖1 風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)一次系統(tǒng)圖表1 WD49/750發(fā)電機(jī)不同有功相對(duì)無(wú)功需求圖1 無(wú)功功率需求變化典線0l w b s N: 在滿(mǎn)發(fā)時(shí)無(wú)功會(huì)抬高風(fēng)機(jī)出口電壓,也間接提升了系統(tǒng)電壓,并網(wǎng)初期瞬間會(huì)較大幅度降低出口電壓。無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆纸M投切是系統(tǒng)電壓不穩(wěn)定的主要因素。由于風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備長(zhǎng)期并網(wǎng),無(wú)論是否發(fā)電,變壓器都要向系統(tǒng)吸收無(wú)功,其數(shù)量大約是變壓器容量的1%1.4%。隨著風(fēng)

5、機(jī)有功出力的變化,無(wú)功需求也在變化,當(dāng)風(fēng)機(jī)本身的無(wú)功補(bǔ)償不足以補(bǔ)償這些無(wú)功變化時(shí),就需從電網(wǎng)吸收無(wú)功,這些無(wú)功在流經(jīng)線路時(shí)也會(huì)引起線路損耗。風(fēng)電場(chǎng)中的風(fēng)機(jī)是分散排布的,其間隔距離較大,從系統(tǒng)吸收無(wú)功所經(jīng)的線路較長(zhǎng),又會(huì)增加線路或變壓器損耗。因此風(fēng)電場(chǎng)的無(wú)功補(bǔ)償也是一項(xiàng)有經(jīng)濟(jì)效益的工作。荷距離風(fēng)電場(chǎng)最近的線路末端節(jié)點(diǎn)電壓的變化值,并根據(jù)該電壓值來(lái)設(shè)計(jì)電壓分接頭,風(fēng)力發(fā)電機(jī)其電壓允許的偏差值為額定電壓的+10%至-5%,如果電壓低,則輸送同樣功率電流增加,從而線損增加。低電壓還會(huì)引起軟啟動(dòng)電流值的增加。在風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)調(diào)試期間,應(yīng)反復(fù)測(cè)量變電站低壓側(cè)電壓,合理選擇分接開(kāi)關(guān)位置,以確保風(fēng)機(jī)出口電壓在

6、規(guī)定的范圍之內(nèi)。3 解決方案3.1 方案1除了風(fēng)機(jī)內(nèi)自身的補(bǔ)償外,還應(yīng)在每臺(tái)箱式變壓器低壓側(cè)根據(jù)變壓器的空載電流大小增加一組固定的補(bǔ)償電容器并長(zhǎng)期投入,容量按照變壓器空載無(wú)功功率選取。以聯(lián)凱風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)用的750/35/0.69箱式變壓器為例,空載電流為0.8%,空載損耗1.45 kW ,額定視在功率800kV A ,變壓器空載無(wú)功約為8 kvar 。3.2 方案2在風(fēng)場(chǎng)35 kV 開(kāi)閉所內(nèi)增加無(wú)功補(bǔ)償裝置,以彌補(bǔ)由于出力變化引起的無(wú)功變化,從而起到穩(wěn)定電壓的作用。3.3 方案3靜止無(wú)功補(bǔ)償器(SVC 可以快速調(diào)節(jié)無(wú)功功率,改善系統(tǒng)的運(yùn)行性能。將SVC 安裝在風(fēng)電場(chǎng)的出口,根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)接入點(diǎn)的電壓

7、偏差量來(lái)控制SVC 補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率,能夠穩(wěn)定風(fēng)電場(chǎng)節(jié)點(diǎn)電壓,降低風(fēng)電功率波動(dòng)對(duì)電網(wǎng)電壓的影響。對(duì)某個(gè)具體的系統(tǒng)安裝SVC 裝置前和安裝SVC 裝置后進(jìn)行了仿真計(jì)算,結(jié)果表明在安裝SVC 裝置后,風(fēng)電場(chǎng)節(jié)點(diǎn)電壓的波動(dòng)明顯降低;當(dāng)發(fā)生故障后,SVC 的動(dòng)態(tài)無(wú)功調(diào)節(jié)能力可以加快故障切除后風(fēng)電場(chǎng)節(jié)點(diǎn)電壓的恢復(fù)過(guò)程,改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3.4 方案4正在被廣泛關(guān)注的雙饋型變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)對(duì)這一系列問(wèn)題有很好的解決作用,由于添加了控制環(huán)節(jié),它具有了以下優(yōu)良特性。可以實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)功功率的控制雙饋發(fā)電機(jī)在實(shí)現(xiàn)電壓控制的同時(shí)還可以從電網(wǎng)中吸收無(wú)功功率或是為電網(wǎng)提供無(wú)功補(bǔ)償。可以通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流的獨(dú)立控制實(shí)現(xiàn)有功和無(wú)功功率的控制。方案1、2比較經(jīng)濟(jì),方案3較貴但補(bǔ)償效果好。方案4適用大規(guī)模的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng),將對(duì)長(zhǎng)島海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)起著指導(dǎo)性的作用。(責(zé)任編輯:馬宗禹··2008-10-62008-10-