风电场群电压特性及动态无功补偿协调控制研究

风力发电具有间歇性和波动性，因此，风电场群并网会对大电网的电压稳定问题造成很大的影响。目前，安装无功补偿设备是改善含风电场群电网电压问题的主要手段之一，但随着补偿设备数量的增加，现有的分散独立控制策略已不能满足电网动态无功补偿的需求，因此，提出一种适用于含风电场群的电网的动态无功补偿协调控制策略是十分必要的。 本文首先分析双馈型风力发电机组、直驱型风力发电机组和鼠笼型风力发电机组的电压特性和无功特性，利用风电场动态等值的方法，推导风电场和风电场群的数学模型，在此基础上，分析得到风电场群的电压特性和无功特性。 其次，本文建立了考虑风电场群无功特性方程的系统增广状态空间数学模型，并应用雅可比灵敏度矩阵判定系统薄弱节点，将薄弱节点的电压波动LQ性能指标和电压安全裕度L指标加权求取目标函数，以获得电网无功补偿设备之间的最优协调控制策略。 最后，本文在PSCAD平台中搭建东北某局部电网的仿真模型，并分别在风速突增、风俗突降以及无功补偿设备切换的情况下，使用该控制策略对风电场群汇集点处动态无功补偿装置以及邻近火电机组的无功输出进行实时动态调整。结果表明，在负荷高峰期，没有出现无功补偿不足或电压偏低的问题，同样，在负荷低谷期，没有出现无功补偿过剩电压偏高的问题，该策略可降低薄弱节点受风电出力波动的影响，最终提高节点电压安全稳定裕度。