风力发电场无功控制_开题报告

（一）研究背景

•从21世纪初以来，随着风力发电技术的日趋成熟和成本降低，风力发电开始在全国范围内快速发展。2006年，我国《可再生能源法》颁布后，风力发电得以更加迅猛地发展。机组的单机容量从千瓦级发展到了主流的兆瓦级，风电场的规模也发展到了万千瓦级和十万千瓦级甚至百万千瓦级。而随着风电场规模和数量的急剧扩大，也出现了相关的负面问题和影响，主要有1是我国风资源丰富且适合大规模开发的地区在三北（东北、华北、西北）该地区包括东北3省、河北、内蒙古、甘肃、青海、西藏、新疆等省区近200千米宽的地带，因为该片区域风资源丰富，而又没有合适的政策引导，因此导致该区域风电过度开发，但当地电网又无法完全消纳，从而导致严重的弃风问题；2是随着大规模风电场的接入电网，而风力发电负荷的不确定性为当地电网的负荷平衡和电压控制带来较大影响；3是风电机组运行的稳定性相对火电的同步电机组差，尤其是较早期国产机组不具备“低穿”功能，2011年，有多个风电场因场内发生单相接地时未能及时切除故障导致整个风电场脱网，给当地电网的安全运行带来较大威胁，从而要求已并网机组全部开展低穿改造而新上项目机组则必须具备相应功能。4是并网风电场的购网电普遍存在功率因数考核问题，但该功率因数计算的方法实际上并非和很合理。上述的4个问题中第1点和第2点目前仍未有效解决，尤其是弃风问题近年来愈演愈烈；第3个问题则因出台了风电场接入电网的技术规范后得到了有效改善。而第4个问题风电场如何有效避免该考核问题也是本文要探讨的一个问题。

（二）研究内容和意义

风电场的电压、无功控制问题在2006前并不突出，但自从风电场大规模开发以来，风电在当地电网所占容量比例迅速提高，尤其是风资源好的三北区域，当比例到一定程度后，因风电负荷的不确定性，当出现瞬间降负荷时，风电场电网电压便会出现明显变化，对系统的稳定造成一定影响，因此风电机组的无功控制策略以及风电场的无功补偿方式和投切方法有较实际的应用。经济合理的运行方式不仅有利与风电场的经济运行，也有利于电网的稳定运行。本文主要就如何更好的结合电网公司对风电场电压、无功控制要求开展相关方面的研究和探讨，另外对目前普遍存在的购网电功率因数考核问题也展开分析，并举例探讨如何有效避免购网电的功率因数考核问题，同时，文中对一套特殊的大功率安保电源系统中无功补偿设备的影响做一个介绍，对于类似系统的作用具有较大参考意义。

（三）研究现状和发展趋势

1、风电场建设开发的发展趋势，随着低风速型机组的普及，原先不具备开发价值的二、三类风场，近几年也都得到了大力全面的开发，未来将继续开发，尤其南方不限电地区为重点，海上风电也是今后开发的重点；三北地区过度开发的地区将逐渐限制开发，解决那些区块的弃风问题是重点方向。2、随着风场数量的进一步增加，电网对风电场的接入要求越来越严格按照技术规范执行，限定装机50MW以上风场接省调的要求将会进一步提高，而随着省调直管风场的增多，风电场AVC的控制调试方案将会陆续完善和应用，因此风电场接入系统设计中SVG动态无功补偿装置将成为标准配置。

••••••二、^范文提纲

1概论

1.1风力发电的发展现状和趋势

1.2 电网对风电场接入系统的要求

1.3风电场并网对电力系统的影响

1.3.1电能质量影响

1.3.2 系统无功和电压影响

1.4风电场无功概述

1.4.1无功补偿的作用

1.4.2双馈异步发电机无功的特点

1.5风电场场用无功补偿方法

1.6无功补偿装置的技术经济性对比

1.7风电场AGC、AVC控制系统的要求

2 双馈风电机组的无功能力及其控制模式分析

2.1发电机工作状态及其有功无功分析

2.2双馈风电机组的无功能力分析

3 双馈风电场的无功功率控制

3.1无功控制点的选取及无功计算

3.1.1无功控制点的选取

3.1.2无功容量确定方法

3.1.3 SVG对电场电压稳定性的影响

3.1.3 大功率柴油机安保电源运行模式下的无功问题

4.风电场购网电的功率因数考核问题

4.1购网电功率因数的计算方法

4.2减少购网电功率因数考核的措施

三、参考文献

[1]叶杭冶.风力发电机组的控制技术[M].北京：机械工业出版社，2002

[2]张崇巍，张兴. PWM整流器及其控制[M].北京：机械工业出版社，2003

[3]王伟胜,迟永宁.GB/T19963-2011风电场接入电力系统技术规定[M].北京：中国质检出版社，中国标准出版社，2011

[4]杨校生.风力发电技术与风电场工程[M].北京：中国化学工业出版社，2012

[5]吴金城.风力发电基础理论[M].北京：中国电力出版社，2016

期刊文章：

[6]李建林，赵栋利，李西亚，许洪华.适合于变速恒频双馈感应发电机的Crowbar对比分析[J].可再生能源，2006（05）（总129）

[7]梁亮，李建林，许洪华.电网故障下双馈感应式风力发电系统的无功功率控制策略[J].电网技术，2008（06）

[8]付文秀，范春菊.SVG在双馈风力发电系统电压无功控制中的应用[J].电力系统保护与控制，2015（03）：2-1

[9]苏适 严玉廷.SVG对双馈风电场电压稳定性的影响[J].智能电网，2015（10）

[10]杨森.双馈风场AVC系统协调优化控制策略研究[J].东北电力技术，2017（01）

[11]李建林. VSCF-DFIG在电压跌落情况下应对措施研究[J]. 电力系统自动化，2006，30(19)：65-68.

[12]刘其辉，贺益康，张建华．交流励磁变速恒频风力发电机并网控制策略[J]．电力系统自动化，2006，30(3)：51-55．

[13]胡宾.论大功率安保电源在风电场中的作用与仿真[J].风力发电，2014（02）（总131）

[14]Xu Lie，Wang Yi．Dynamic modeling and control of DFIG-based wind turbines under unbalanced network conditions[J]．IEEE Trans on Power Systems，2007，22(1)：314-323．