專利名稱:一種適用于大型風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行無功功率可控可調(diào)方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及適用于大型風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行無功功率可控可調(diào)方法,屬于大型風(fēng)電場(chǎng) 并網(wǎng)運(yùn)行無功電壓控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
風(fēng)電作為最具規(guī)?;_發(fā)和商業(yè)化發(fā)展前景的新能源技術(shù),必將得到大力發(fā)展。 風(fēng)電的迅速發(fā)展給電力系統(tǒng)帶來了很多新的問題,隨著風(fēng)電場(chǎng)的規(guī)模和單臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的 容量不斷增加,大型風(fēng)電場(chǎng)接入對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響日益突出。風(fēng)電機(jī)組出力具有隨機(jī)性、間 歇性和不可控性,風(fēng)電的大規(guī)模接入將對(duì)電網(wǎng)的電壓無功特性帶來很大的影響,風(fēng)電場(chǎng)并 網(wǎng)運(yùn)行必然會(huì)影響到電網(wǎng)的電壓質(zhì)量和電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性,給電網(wǎng)正常運(yùn)行的調(diào)壓工作帶 來嚴(yán)峻考驗(yàn)。早期并網(wǎng)型風(fēng)電場(chǎng)主要選用恒速異步風(fēng)力發(fā)電機(jī),異步發(fā)電機(jī)的最大特點(diǎn)是需要 從電網(wǎng)系統(tǒng)吸收相應(yīng)的無功功率才可向外輸出電能,不具備電壓控制能力,這樣會(huì)造成電 網(wǎng)本身功率因數(shù)下降,無功損耗增加,甚至引起區(qū)域電網(wǎng)電壓下降,供電網(wǎng)絡(luò)崩潰。隨著風(fēng) 電機(jī)組技術(shù)的不斷發(fā)展,變速恒頻風(fēng)電機(jī)組(主要包括變速恒頻雙饋異步風(fēng)電機(jī)組和直驅(qū) 永磁同步風(fēng)電機(jī)組)逐漸成為并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)的主流機(jī)型,這些機(jī)型通過大功率電力電子變流 器與電網(wǎng)連接,通過變流器的控制實(shí)現(xiàn)有功無功的解耦控制,具備動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)無功輸出的能 力。我國(guó)風(fēng)電并網(wǎng)的特點(diǎn)是大規(guī)模集群式風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng),由于各種原因,我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)中的 變速恒頻風(fēng)電機(jī)組通常以恒功率因數(shù)方式運(yùn)行,其快速靈活的無功功率調(diào)節(jié)能力沒有得到 充分利用。因此,制定出合理的無功功率控制方法和調(diào)節(jié)策略,不但能保證風(fēng)電機(jī)群最大限 度地、安全地捕獲風(fēng)能,同時(shí)也能充分發(fā)揮風(fēng)電機(jī)組的無功調(diào)節(jié)能力,使風(fēng)電機(jī)群能夠參與 電網(wǎng)的無功調(diào)節(jié),平衡無功擾動(dòng),提高風(fēng)電機(jī)組接入系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性,實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn) 行。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為解決上述問題,提供一種適用于大型風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行無功功 率可控可調(diào)方法,從而能夠協(xié)調(diào)大型風(fēng)電場(chǎng)與接入電網(wǎng)之間的相互配合,根據(jù)計(jì)算得出接 入地區(qū)電網(wǎng)向風(fēng)電場(chǎng)提出的無功功率需求,對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的無功功率做統(tǒng)一規(guī)劃;在各大風(fēng)電 場(chǎng)獲得接入地區(qū)電網(wǎng)的無功需求之后,在風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)各風(fēng)電機(jī)組之間對(duì)無功功率需求進(jìn)行統(tǒng) 一分配,控制每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的無功功率輸出,使得風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)的無功輸出滿足系統(tǒng)負(fù)荷 變化,抑制由于風(fēng)速和負(fù)荷動(dòng)態(tài)變化引起的母線電壓波動(dòng),以滿足電網(wǎng)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)提出的無 功需求,具有維持風(fēng)電場(chǎng)接入?yún)^(qū)域電網(wǎng)電壓穩(wěn)定的作用。為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明的適用于大型風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行無功功率可控可調(diào)方法步 驟如下
一種適用于大型風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行無功功率可控可調(diào)方法,該方法實(shí)現(xiàn)步驟如下 (1) 給定電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的風(fēng)電場(chǎng)出 口電壓仏,計(jì)算得到風(fēng)電場(chǎng)接入點(diǎn)的初始穩(wěn)態(tài)電壓參考值Rf ;
(2)測(cè)量得到風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行時(shí)的風(fēng)電場(chǎng)出口實(shí)時(shí)電壓值’計(jì)算得到風(fēng)電場(chǎng)接入點(diǎn)的實(shí) 時(shí)電壓測(cè)量值Um;
(3)計(jì)算電壓參考值和實(shí)時(shí)電壓測(cè)量值L^ia的差值,記為風(fēng)電場(chǎng)接入點(diǎn)的電壓偏 差Δ ;
(4)設(shè)置風(fēng)電場(chǎng)接入點(diǎn)電壓偏差ΔΕ/的控制死區(qū)閾值,若電壓偏差Δ[/落在控制死區(qū)閾 值范圍內(nèi),則按當(dāng)前功率因數(shù)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行恒功率因數(shù)控制;若電壓偏差Δ 超出控制死 區(qū)閾值范圍,則計(jì)算風(fēng)電場(chǎng)所需的無功功率補(bǔ)償參考量;
AU
(5)將電壓偏差λ”代入公式得到風(fēng)電場(chǎng)所需的無功功率補(bǔ)償參考量 AUL·
Λβ^,公式中ι是被控風(fēng)電場(chǎng)出口與接入點(diǎn)的電壓/無功靈敏度系數(shù);
(6)考慮風(fēng)電場(chǎng)的無功功率輸出限制和出口電壓限制,對(duì)被控風(fēng)電場(chǎng)無功功率補(bǔ)償參
考量進(jìn)行校驗(yàn)與整定,得到風(fēng)電場(chǎng)無功功率實(shí)際補(bǔ)償量Δρ^/ ;
(7)根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)各臺(tái)風(fēng)電機(jī)組實(shí)時(shí)運(yùn)行工況和不同類型風(fēng)電機(jī)組的Ρ-β特性曲線,
按照公式=Σ~Δβ.得到分配到各臺(tái)風(fēng)電機(jī)組上的無功功率補(bǔ)償量,公式中的 h —?jiǎng)I
調(diào)整系數(shù)^ fio.,其中, 是第i臺(tái)風(fēng)電機(jī)組無功功率容量,+ Δσ是風(fēng)電場(chǎng)
權(quán)利要求
1. 一種適用于大型風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行無功功率可控可調(diào)方法,其特征在于,該方法實(shí)現(xiàn) 步驟如下(1)給定電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的風(fēng)電場(chǎng)出 口 電壓 Uff,計(jì)算得到風(fēng)電場(chǎng)接入點(diǎn)的初始穩(wěn)態(tài)電壓參考值;(2)測(cè)量得到風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行時(shí)的風(fēng)電場(chǎng)出口實(shí)時(shí)電壓值Ui,計(jì)算得到風(fēng)電場(chǎng)接入點(diǎn)的實(shí) 時(shí)電壓測(cè)量值U·;(3)計(jì)算電壓參考值C/,<和實(shí)時(shí)電壓測(cè)量值仏的差值,記為風(fēng)電場(chǎng)接入點(diǎn)的電壓偏 _J ;(4)設(shè)置風(fēng)電場(chǎng)接入點(diǎn)電壓偏差A(yù)t/的控制死區(qū)閾值,若電壓偏差ΔΕ/落在控制死區(qū)閾 值范圍內(nèi),則按當(dāng)前功率因數(shù)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行恒功率因數(shù)控制;若電壓偏差ΔΕ;超出控制死 區(qū)閾值范圍,則計(jì)算風(fēng)電場(chǎng)所需的無功功率補(bǔ)償參考量;(5)將電壓偏差^ 代入公式=^,得到風(fēng)電場(chǎng)所需的無功功率補(bǔ)償參考量 AUS^Qr4,公式中S是被控風(fēng)電場(chǎng)出口與接入點(diǎn)的電壓/無功靈敏度系數(shù);(6)考慮風(fēng)電場(chǎng)的無功功率輸出限制和出口電壓限制,對(duì)被控風(fēng)電場(chǎng)無功功率補(bǔ)償參考量進(jìn)行校驗(yàn)與整定,得到風(fēng)電場(chǎng)無功功率實(shí)際補(bǔ)償量Δρ^/ ;(7)根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)各臺(tái)風(fēng)電機(jī)組實(shí)時(shí)運(yùn)行工況和不同類型風(fēng)電機(jī)組的Ρ-β特性曲線,按照公式
2.如權(quán)利要求1所述的適用于大型風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行無功功率可控可調(diào)方法,其特征在
3.如權(quán)利要求1所述的適用于大型風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行無功功率可控可調(diào)方法,其特征在于,所述步驟(2)計(jì)算時(shí),將實(shí)時(shí)電壓值〃代入公式
4.如權(quán)利要求1所述的適用于大型風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行無功功率可控可調(diào)方法,其特征在于,所述步驟(6)中,風(fēng)電場(chǎng)無功功率實(shí)際補(bǔ)償量
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于大型風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行無功功率可控可調(diào)方法。該方法能夠協(xié)調(diào)大型風(fēng)電場(chǎng)與接入電網(wǎng)之間的相互配合,根據(jù)計(jì)算得出接入地區(qū)電網(wǎng)向風(fēng)電場(chǎng)提出的無功功率需求,對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的無功功率做統(tǒng)一規(guī)劃;在各大風(fēng)電場(chǎng)獲得接入地區(qū)電網(wǎng)的無功需求之后,在風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)各風(fēng)電機(jī)組之間對(duì)無功功率需求進(jìn)行統(tǒng)一分配,控制每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的無功功率輸出,使得風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)的無功輸出滿足系統(tǒng)負(fù)荷變化,抑制由于風(fēng)速和負(fù)荷動(dòng)態(tài)變化引起的母線電壓波動(dòng),以滿足電網(wǎng)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)提出的無功需求,具有維持風(fēng)電場(chǎng)接入?yún)^(qū)域電網(wǎng)電壓穩(wěn)定的作用。
文檔編號(hào)H02J3/18GK102005765SQ201010548969
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者萬筱鐘, 唐宗華, 孫樹敏, 張小奇, 彭明僑, 王清讓, 白興忠, 范越 申請(qǐng)人:山東彼岸電力科技有限公司, 西北電網(wǎng)有限公司