双馈型风电场双层无功分配策略-电力工程技术.pdf

２０１７年１月 Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 第３６卷　 第 １期 ７９ 双馈型风电场双层无功分配策略 １ ２ ３ １ １ 张　 文 ，阙　 波 ，韦古强 ，刘卫东 ，陈光明 （１． 都城绿色能源有限公司，北京 １０００２０；２． 国网浙江省电力公司，浙江 杭州 ３１０００７； ３． 鲁能集团有限公司，北京 １０００２０） 摘　 要：针对风力发电效率普遍较低的问题，从减少风电场及风电机组有功损耗的角度出发，提出一种双馈型风电 场双层无功分配策略。 该策略在传统无功分配策略的基础上，考虑电机定子、网侧变流器功率极限，实现以有功损 耗最小为目标的优化分配，以提高风电场发电效率。 基于Ｍａｔｌａｂ／ Ｓｉｍｕｌｉｎｋ平台搭建双馈风电场仿真模型，仿真结 果验证了该控制策略能大大减小机组内部功率损耗，提升风电场发电效率，同时还能有效抑制由于电网负荷变化 导致的电压波动，提升电能质量。 关键词：双馈型风电场；功率极限；双层无功分配；功率损耗；发电效率 中图分类号：Ｒ７３０．５８　 　 　 　 文献标志码：Ａ　 　 　 　 　 文章编号： － － － ２０９６ ３２０３（２０１７）０１ ００７９ ０５ 　 　 我国风电产业有着不可限量的发展潜力。 风 电效率。 这些无功分配原则大都以提高电压稳定 能丰富但利用效率低削弱了风电在激烈的能源竞 为目标，并没有从风电场有功损耗最小的角度出发。 争和高成本形势下的优势。 风电场并网电压不稳 针对以上问题，文中提出了以风电场有功损耗 ［１，２］ 最小为目标的双馈型风电场双层无功分策略，在抑 定、发电效率低是制约风电发展的两大瓶颈 。 双馈风电机组本身可作为无功源，其有功和无功实 制电压波动、改善电压质量的同时，提升风电场发 行解耦控制，机组的定子侧和网侧变流器均能够向 电效率，提高风能的利用率，增强风力发电竞争力。 电网注入无功，有着充足的无功调节能力。 因此， １　 风电场无功功率限值与分配 随着双馈风电场的规模化，协调风电场内无功补偿 设备和各机组无功调节能力，优化无功调度计划分 １．１　 风电场无功极限计算 配是提高并网点电压稳定和风电发电效率的关键。 双馈风电机组并网运行时，风机定子直接接入电 在双馈型风电场中，完善的无功分配涉及２个 网，转子通过背靠背连接的电压型ＰＷＭ变换器与电 ［７］ 层面：一是对风电场内各无功补偿设备和风电机组 网相连。 风电机组输入电网的无功功率为 ： ＝ － 的无功出力协调控制、合理分配；二是利用双馈风 Ｑ Ｑ Ｑｇ ｓ ｃ （１） 电机组的定子侧和网侧变流器的无功补偿能力，在 式中：Ｑ 为双馈风机流入电网的无功功率；Ｑ 为定ｇ ｓ 其间采用一定的控制方法合理分配无功出力。 在 子发出的无功功率；Ｑ 为网侧变流器从电网输入的ｃ 无功功率。 风电场无功协调控制上，文献［３］综合考虑双馈风