風(fēng)電并網(wǎng)無功電壓控制發(fā)展動向

　　有載調(diào)壓變壓器(OLTC)不僅可以在有載情況下更改分接頭，而且調(diào)節(jié)范圍也較大，通常可有UN±3×2．5％或UN±4×2．0％，既有7個至9個分接頭可供選擇。因而有載調(diào)壓器OLTC是電力系統(tǒng)中重要的電壓調(diào)壓手段，在系統(tǒng)運行中可以自動改變分接頭，調(diào)節(jié)其變比，以維持負(fù)荷區(qū)域內(nèi)的電壓水平。但變壓器不能作為無功電源，相反消耗電網(wǎng)中的無功功率，屬于無功負(fù)荷之一；變壓器分接頭(抽頭)的調(diào)整不但改變了變壓器各側(cè)的電壓狀況，同時也對變壓器各側(cè)的無功功率的分布產(chǎn)生影響。有文獻指出在某些情況下，OLTC按其升降邏輯改變分接頭時，非但沒有改善電壓條件，反而會使之更加惡化，甚至認(rèn)為是引起電壓崩潰的重要原因之一。因此，在風(fēng)電場并網(wǎng)運行時需慎重考慮該設(shè)備的使用。

　　③靜止無功補償器

　　靜止無功補償器(Static Var Compensator，SVC)通常是由并聯(lián)電容器組(或濾波器)和一個可調(diào)節(jié)電感量的電感元件所組成。SVC與一般的并聯(lián)電容器補償裝置的區(qū)別是能夠跟蹤電網(wǎng)或負(fù)荷的無功波動，進行無功的實時補償，從而維持電壓的穩(wěn)定。SVC是完全靜止的，但它的補償是動態(tài)的，即根據(jù)無功的需求或電壓的變化自動跟蹤補償。靜止無功補償系統(tǒng)都是無功部件(電容器和電抗器)產(chǎn)生無功功率，并且根據(jù)需要調(diào)節(jié)容性或感性電流。靜止補償器可以提高電壓穩(wěn)定極限值，而裝設(shè)在系統(tǒng)中部節(jié)點上的SVC有很好的作用，在技術(shù)經(jīng)濟比較中往往成為優(yōu)選方案。有文獻將柔性交流輸電系統(tǒng)(FACTS)設(shè)備運用到風(fēng)電場以提高其運行的電壓穩(wěn)定性，說明了SVC在風(fēng)電場無功補償方面的優(yōu)良性能。

　　④靜止同步補償器(STATCOM)

　　靜止同步補償器(STATCOM)也稱為靜止無功發(fā)生器(Static Var Generator，SVG），其基本電路分為電壓型橋式電路和電流型橋式電路兩種類型。電壓型橋式電路，其直流側(cè)采用電容作為儲能元件，而交流側(cè)通過串聯(lián)電抗器并入電網(wǎng)：電流型橋式電路，直流側(cè)采用電感作為儲能元件，而交流側(cè)并聯(lián)電容器后接入電網(wǎng)。實際上，由于運行效率的原因，迄今投入使用的STATCOM大都采用電壓型橋式電路。STATCOM的基本工作原理是將橋式變流電路直接并聯(lián)或通過電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)上，適當(dāng)調(diào)節(jié)橋式變流電路交流側(cè)輸出電壓的相位和幅值或直接控制其交流側(cè)電流，使該電路吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流，從而實現(xiàn)動態(tài)無功補償?shù)哪康摹ＥcSVC相比，STATCOM具有5個優(yōu)點：調(diào)節(jié)速度快、運行范圍寬、調(diào)節(jié)范圍廣、元件容量小、諧波含量小。

　　最新進展 

　　隨著風(fēng)電技術(shù)、電力電子技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，未來風(fēng)電場無功控制技術(shù)將以“閉環(huán)”控制為主，通過風(fēng)電機組、無功補償裝置以及電網(wǎng)的協(xié)調(diào)優(yōu)化運行，實現(xiàn)對風(fēng)電場無功的有效控制。

　　在產(chǎn)品應(yīng)用方面，GE風(fēng)能已經(jīng)研發(fā)出一種閉環(huán)風(fēng)電場電壓控制，稱之為“動態(tài)無功控制”（WindVAR）。動態(tài)無功控制可以向電網(wǎng)提供無功并穩(wěn)定電壓。帶有動態(tài)無功控制的風(fēng)機，電壓的控制和調(diào)節(jié)都是通過安裝于風(fēng)機上的電力電子裝置來實現(xiàn)進行的。

　　歐洲相關(guān)電力公司和技術(shù)機構(gòu)、美國風(fēng)能協(xié)會(AWEA)等都制定了相關(guān)風(fēng)力發(fā)電導(dǎo)則和IEEE-1547(分布式電源與電力系統(tǒng)接入標(biāo)準(zhǔn))，包括了電壓穩(wěn)定控制／無功補償方面的內(nèi)容，要求確保風(fēng)電場母線電壓穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，并保證電能質(zhì)量合格。

　　目前國內(nèi)即將出臺的風(fēng)電并網(wǎng)新國標(biāo)中，不僅要求風(fēng)電機組具有無功電壓調(diào)節(jié)能力，也要求具備低電壓穿越能力。新國標(biāo)的頒布將促進風(fēng)電相關(guān)產(chǎn)業(yè)技術(shù)向更加電網(wǎng)友好型方向發(fā)展，實現(xiàn)對風(fēng)電更大規(guī)模的平穩(wěn)消納。