风电场无功功率协调控制系统研究.docx

风电场无功功率协调控制系统研究
风电场无功功率协调控制系统研究
摘要
随着全球能源需求的增长和环保意识的不断提高，风力发电作为一种清洁、可再生的新能源形式越来越受到关注。受限于风能的波动性和不可预测性，风电场的无功功率控制成为了一个重要的研究方向。本文介绍了风电场无功功率协调控制系统的基本原理和研究现状，并综述了一些常用的无功功率控制策略。
关键词：风电场；无功功率；协调控制；策略
引言
风能作为一种可再生的清洁能源，其使用不会产生大气污染、温室气体排放等问题。同时，风能的资源丰富、分布广泛，有很大的开发潜力。目前，全球的风力发电产能已经达到了500多GW，占全球发电总量的4%左右。与传统燃煤发电相比，风力发电不需要大规模的资源开采和运输，具有环保、成本低等优势。因此，风力发电作为一种清洁、可持续的新能源形式，正在越来越受到关注。
然而，由于风速的波动性和不可预测性，风电场的功率输出也存在波动性和不稳定性。无功功率是电力系统中一个重要的技术指标，其控制对于保持系统的稳定性和正常运行非常重要。正因为如此，风电场的无功功率控制成为了一个重要的研究方向。本文将介绍风电场无功功率协调控制系统的基本原理和研究现状，并综述了一些常用的无功功率控制策略。
基本原理
风电场通常采用双馈风电机组，其具有双向功率流特性。当风场电力输出功率需要调节时，风电机组的电速和电动势会发生变化，导致风机端反应的无功功率变化。因此，控制风机端的电压和无功功率可以有效地调节风机的输出功率。风电场无功功率协调控制系统主要的作用是通过协调风电场中各个风机的功率输出，控制整个风电场的无功功率，维护电力系统的稳定运行。
研究现状
无功功率控制方法
目前，风电场无功功率控制主要采用以下两种方法：
1）定值控制法：即通过设置电网侧的功率因数来调节风电机组的无功功率输出。根据电力系统的规定，通常要求风电场的功率因数维持在一定的范围之内，如0.95~1.0，以确保电力系统的稳定运行。
2）动态响应控制法：即通过根据当前电力系统的工作状态，实时调节风电机组的无功功率输出。常用的控制策略包括电压控制、电流控制、功率控制等。
无功功率控制策略
目前，常用的无功功率控制策略包括电压控制策略、功率控制策略、系统频率控制策略和电流控制策略等。
1）电压控制策略：该策略主要是通过控制风机端电压的大小和相位，来调节风机的无功功率输出。当电网电压下降时，控制系统会适当调节风机的无功功率输出，使电网电压保持稳定。该策略实现简单、可靠，但不适用于受电端压力不足的场景。
2）功率控制策略：该策略是通过控制风机的功率输出来实现无功功率控制。当电力系统中电网电压稳定、无功功率平衡时，控制系统会调节风机的有功输出来实现无功功率控制。该策略对于电网的稳定运行具有很好的适用性和灵活性，但需要精确测量电机转速和有功功率。
3）系统频率控制策略：该策略主要是通过控制风机输出的有功功率来调节风机的无功功率输出。当电力系统频率发生变化时，风电场中的控制系统会自动调节风机的有功输出和无功输出，维持整个系统的频率稳定。该策略实现简单，对电力系统的稳定运行有很好的作用，但对风电场的响应速度要求很高。
4）电流控制策略：该策略主要是通过控制风机的电流大小和相位来调节风机的无功功率输出。该策略可以在电力系统频率发生变化时，快速调节风机的无功输出，提高风电场的响应速度。但对于非线性系统，该策略的适用性相对较差。
结论
风电场无功功率协调控制是保证电力系统稳定运行的重要环节。目前，定值控制法和动态响应控制法是主要的无功功率控制方法，而电压控制、功率控制、系统频率控制和电流控制则是常用的无功功率控制策略。针对不同的场景和需求，需要选取合适的控制方法和控制策略，实现对风电场无功功率的精确控制，保证电力系统的安全、稳定、高效运行。