大规模风电场无功电压优化协调控制策略研究

自2011年以来，我国频发大规模风电连锁脱网事故，期间大量风电机组脱网，电网损失大量有功出力，系统频率偏低，严重危害电网安全稳定运行与供电质量。对风电机组连锁脱网过程分析发现，风电连锁脱网事故中风电场风电机组并非全部脱网，这是由于风电机组机端电压存在较大差异，导致机组保护动作不一致，为此本文提出一种考虑风电机组机端电压差异的风电场无功电压控制策略，以抑制大规模风电机连锁脱网。 本文主要针对目前主流双馈风电场进行研究，首先对双馈风电机组进行数学建模，在此基础上分析了双馈风电机组的无功调控能力，并以歌美飒G58-850kW双馈风电机组分析了不同风速下双馈风电机组的无功调控能力。 本文讨论了风电场集电系统结构，并对放射式集电系统无功电压分布情况及风电功率波动对机端电压影响进行了分析，仿真分析了吉林西部某49.3MW风电场集电系统无功电压时空分布特性，发现风电机组机端电压受风电功率波动影响较大，各机组机端电压之间存在较大差异，电网电压扰动时，风电机组存在脱网风险。 本文根据风电场集电系统拓扑结构特点，提出了一种基于集电系统网络分析的风电场无功优化控制策略，该控制策略以提高风电场动态无功储备容量为目标协调控制风电场风电机组和无功补偿设备的无功输出，以降低机组机端电压差、提高机组机端电压水平位为目标协调控制各风电机组的无功出力，此过程中各风电机组的无功出力通过以网络分析为基础的非迭代算法求得，此算法计算简便、耗时短。