無功電壓控制是風電并網技術發展方向

　　風力發電作為目前世界上可再生能源開發利用中技術最成熟、最具規模開發和商業化發展前景的發電方式之一，由于其在減輕環境污染、調整能源結構、解決偏遠地區居民用電問題等方面的突出作用，越來越受到世界各國的重視并得到了廣泛的開發和利用。

　　根據我國風電發展規劃，我國將在甘肅、內蒙古、新疆、河北、山東、吉林和江蘇建立8個千萬千瓦級風電基地，預計到2015年要建成5808萬千瓦，2020年要建成9017萬千瓦，占全國風電裝機總容量的78%。

　　由于我國陸上風能資源主要集中于“三北”地區，因此對于位于電網末端的風電基地，除了具有常規風力發電的共性問題以外，還存在許多特殊的個性問題，包括系統穩定、輸送能力、調頻調峰和電量消納等，其中無功電壓問題是風電場并網運行關注的主要問題之一，需要采取措施對風電場無功電壓進行有效調節。

　　國內即將出臺的風電并網新國標中，不僅要求風電機組具有無功電壓調節能力，也要求具備低電壓穿越能力。新國標的頒布將促進風電相關產業技術向更加電網友好型方向發展，實現對風電更大規模的平穩消納。

　　早期的風電機組主要采用異步發電機，它們不具備維持和調節機端電壓水平的能力，在運行時還要從系統吸收無功功率。相應地，風電場需要裝設固定裝置進行補償，隨著電力電子技術的發展，出現了SVC和STATCOM等動態無功技術，風電場就采取固定電容+動態無功補償裝置的方式對無功進行控制。

　　近年來，針對風電場的電壓穩定而進行的無功補償問題，一直是電力企業和相關研究機構關心的熱點。在此背景下，國內科研機構逐漸開展了對風電場無功控制技術的研究，包括風電機組無功控制技術、風電場無功補償裝置、FACTS裝置協調控制等方面。

　　隨著風電技術的發展，風電機組從原來的不具有無功控制能力發展到能夠輸出一定的無功。目前，雙饋式異步風力發電機組和永磁直驅風力發電機組是主流的機型。

　　雙饋式異步風力發電機組通過控制實現有功/無功的解耦，具備一定的動態調節無功輸出的能力；而永磁直驅風力發電機組由于通過全容量與電網連接，能夠靈活地對無功進行控制。這兩種風力發電機組都具備以恒電壓模式工作的能力，可以在一定程度上實現對無功和電壓的控制。

　　為適應不同場合的需要，適用風電場的無功補償裝置已發展出多種類型，它們的所需成本不盡相同，對電網電壓的暫態特性影響也不一樣。

　　一、并聯電容器。并聯電容補償可用斷路器連接至電力系統的某些節點上，并聯電容器只能向系統供給容性的無功功率，具有投資省，運行經濟、結構簡單、維護方便、容量可任意選擇的特點。缺點一是因調節不平滑呈階梯性調節，在系統運行中無法實現最佳補償狀態二是投切響應慢，不宜頻繁操作，因而不能進行無功負荷的快速跟蹤補償。三是由于開關投切電容器是分級補償，不可避免出現過補償和欠補償狀態。四是電壓下降時急劇下降，不利于電壓穩定。

　　二、有載調壓變壓器。有載調壓變壓器(OLTC)不僅可以在有載情況下更改分接頭，而且調節范圍也較大，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，有載調壓器OLTC是電力系統中重要的電壓調壓手段，但變壓器不能作為無功電源，相反消耗電網中的無功功率，屬于無功負荷之一。

　　變壓器分接頭(抽頭)的調整不但改變了變壓器各側的電壓狀況，同時也對變壓器各側的無功功率的分布產生影響。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，甚至引起電壓崩潰。