風(fēng)電場動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償方案設(shè)計(jì)分析

涂繼昭 陳遠(yuǎn)太

國家電投集團(tuán)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(fēng)電行業(yè)的不斷發(fā)展，風(fēng)電場的規(guī)模也實(shí)現(xiàn)了不斷擴(kuò)大。這樣的情況雖然對(duì)風(fēng)電領(lǐng)域的發(fā)展起到了十分有效的推動(dòng)作用，但是也會(huì)進(jìn)一步增加風(fēng)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(dāng)今風(fēng)電系統(tǒng)的實(shí)際需求，這就需要通過動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償方案的合理設(shè)計(jì)來達(dá)到良好的補(bǔ)償效果，以此來保障風(fēng)電網(wǎng)絡(luò)的良好穩(wěn)定運(yùn)行。

1 風(fēng)電場中的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償設(shè)計(jì)方案分析

1.1 并聯(lián)固定電阻加靜止土工補(bǔ)償器（SVC）形式的補(bǔ)償方案

在通過該方案對(duì)風(fēng)電場進(jìn)行動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)倪^程中，可以將固定形式的電容器組安裝在風(fēng)電場中的異步發(fā)電機(jī)一端，并借助于變壓器來提升風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(fēng)電場會(huì)在每一個(gè)并聯(lián)形式的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上進(jìn)行一個(gè)SVC 裝置的安裝，然后再將所有的輸電線進(jìn)行匯總[1]。

就目前來看，在很多的風(fēng)電場中，這種動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償方案都得到了合理應(yīng)用，當(dāng)出現(xiàn)短路故障的情況下，通過該方案可進(jìn)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(duì)SVC 的容量進(jìn)行合理設(shè)置，就很可能導(dǎo)致補(bǔ)償過高的情況出現(xiàn)，進(jìn)而導(dǎo)致沖擊電壓升高，電壓穩(wěn)定性也會(huì)受到不利影響[1]。因此在通過這種方案對(duì)風(fēng)電場進(jìn)行動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)倪^程中，一定要按照實(shí)際的風(fēng)電場情況來進(jìn)行容量的合理選擇，并對(duì)SVC 的安裝位置和控制方式進(jìn)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(bǔ)償器（STATCOM）形式的補(bǔ)償方案

在通過這種方案對(duì)風(fēng)電場進(jìn)行動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)倪^程中，需要將固定的電容組連接在風(fēng)電場中的異步發(fā)電機(jī)一端，并將靜止同步補(bǔ)償器安裝在風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(bǔ)償器的安裝位置。在通過靜止同步補(bǔ)償器進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)倪^程中，通常需要相應(yīng)的無功容量，因此，風(fēng)電站應(yīng)該對(duì)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(bǔ)償器和靜止無功補(bǔ)償器所需要的容量應(yīng)該十分接近，且有著十分接近的運(yùn)行費(fèi)用。但是相比較靜止無功補(bǔ)償器而言，靜止同步補(bǔ)償器在每兆乏的價(jià)格方面會(huì)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(huì)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(qiáng)大的無功補(bǔ)償能力。

1.3 并聯(lián)固定電阻加同步調(diào)相機(jī)形式的補(bǔ)償方案

就結(jié)構(gòu)來看，這種補(bǔ)償方案和以上的兩種基本相同，同步調(diào)相機(jī)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(dāng)風(fēng)電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，同步調(diào)相機(jī)將會(huì)在第一時(shí)間為電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)奶峁?，所以相比較前兩種方案的故障消除后提供補(bǔ)償而言會(huì)更加有效。但是在電壓恢復(fù)的時(shí)間方面來看，這種補(bǔ)償方案會(huì)比前兩種補(bǔ)償方案更加落后一些[2]。

2 三種動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償方案的比較分析

通過以上三種常用動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償方案的設(shè)計(jì)分析來看，補(bǔ)償效果最佳的是靜止同步補(bǔ)償器這一方案，但是這種方案的應(yīng)用價(jià)格也更加昂貴；同步調(diào)相機(jī)這一方案的價(jià)格更低，但是其補(bǔ)償效果最差；所以相比較這兩種方案來看，靜止無功補(bǔ)償器SVC 這種無功補(bǔ)償方案應(yīng)該是風(fēng)電企業(yè)進(jìn)行電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)氖滓x擇，這種方案不僅可以對(duì)三相短路等的各種風(fēng)電系統(tǒng)問題達(dá)到良好的處理效果，同時(shí)也有著更好的性價(jià)比，所以該方案在我國的風(fēng)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(huì)存在一定的問題，首先，因?yàn)轱L(fēng)電場的每一組風(fēng)力發(fā)電機(jī)上都安裝了SVC 設(shè)備，所以在運(yùn)行過程中就很容易發(fā)生無功補(bǔ)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(shí)投切現(xiàn)象也很容易發(fā)生，進(jìn)而對(duì)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(duì)每一個(gè)SVC 設(shè)備進(jìn)行無功補(bǔ)償容量方面的合理設(shè)計(jì)。因?yàn)閷?duì)每一條母線進(jìn)行實(shí)時(shí)電壓值的合理控制是保障風(fēng)電系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的一項(xiàng)關(guān)鍵措施，所以要想有效保障每一個(gè)節(jié)點(diǎn)在無功功率方面都能夠達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，就應(yīng)該對(duì)SVC 容量進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，這也是保障這一無功補(bǔ)償方案得以良好運(yùn)行的一項(xiàng)基礎(chǔ)條件。在對(duì)容量進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，主要應(yīng)該包含對(duì)穩(wěn)定電壓進(jìn)行調(diào)整的無功補(bǔ)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(bǔ)償量[3]。

其次，在對(duì)風(fēng)電場進(jìn)行動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)倪^程中，可以通過總控電壓的方法來進(jìn)行控制，也就是采用分析和計(jì)算的方法來確定升壓站實(shí)際的無功補(bǔ)償量需求，并以此為依據(jù)來進(jìn)行每一臺(tái)SVC 所需要提供無功補(bǔ)償量的合理計(jì)算與分配。在改進(jìn)之后，需要添加一套設(shè)備來實(shí)現(xiàn)總體控制，并根據(jù)實(shí)際需求來進(jìn)行每一個(gè)SVC 主控制設(shè)備的優(yōu)化升級(jí)，然后借助于工控計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)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(shí)現(xiàn)該方案的進(jìn)一步優(yōu)化，提升整體風(fēng)電系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3 結(jié)語

綜上所述，在對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì)過程中，風(fēng)電企業(yè)應(yīng)該對(duì)各種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行合理分析，以此來找出最具性價(jià)比的補(bǔ)償方案。在確定了合理的補(bǔ)償方案之后，也應(yīng)該對(duì)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(shí)際情況與實(shí)際需求來進(jìn)行無功補(bǔ)償方案的進(jìn)一步優(yōu)化。通過這樣的方式，才可以有效保障無功補(bǔ)償方案優(yōu)勢(shì)的充分發(fā)揮，提升風(fēng)電系統(tǒng)的運(yùn)行效果，在滿足用戶實(shí)際用電需求的基礎(chǔ)上促進(jìn)風(fēng)電企業(yè)的良好經(jīng)營與發(fā)展。