风电场动态无功补偿方案设计分析

涂继昭 陈远太

国家电投集团江西电力有限公司高新清洁能源分公司 江西南昌 330000

随着我国风电行业的不断发展，风电场的规模也实现了不断扩大。这样的情况虽然对风电领域的发展起到了十分有效的推动作用，但是也会进一步增加风电系统的不可控性。所以，传统形式的固定电容已经无法满足当今风电系统的实际需求，这就需要通过动态无功补偿方案的合理设计来达到良好的补偿效果，以此来保障风电网络的良好稳定运行。

1 风电场中的动态无功补偿设计方案分析

1.1 并联固定电阻加静止土工补偿器（SVC）形式的补偿方案

在通过该方案对风电场进行动态无功补偿的过程中，可以将固定形式的电容器组安装在风电场中的异步发电机一端，并借助于变压器来提升风力发电机群组出口位置的电压，然后再将SVC 装置安装在总输电线路上。也有一些风电场会在每一个并联形式的风力发电机组上进行一个SVC 装置的安装，然后再将所有的输电线进行汇总[1]。

就目前来看，在很多的风电场中，这种动态无功补偿方案都得到了合理应用，当出现短路故障的情况下，通过该方案可进行电压的快速重建。但是在该方案的具体应过程中，如果不能对SVC 的容量进行合理设置，就很可能导致补偿过高的情况出现，进而导致冲击电压升高，电压稳定性也会受到不利影响[1]。因此在通过这种方案对风电场进行动态无功补偿的过程中，一定要按照实际的风电场情况来进行容量的合理选择，并对SVC 的安装位置和控制方式进行合理设置，这样才可以有效避免过电压情况的发生。

1.2 并联固定电阻加静止同步补偿器（STATCOM）形式的补偿方案

在通过这种方案对风电场进行动态无功补偿的过程中，需要将固定的电容组连接在风电场中的异步发电机一端，并将静止同步补偿器安装在风力发电机出口位置通过变压器升压之后却尚未再一次升压就接入到了无限大系统中的输电线路上，其安装的位置类似于静止无功补偿器的安装位置。在通过静止同步补偿器进行无功补偿的过程中，通常需要相应的无功容量，因此，风电站应该对自身的容量大小预先做好估算。在容量相同的情况下，静止同步补偿器和静止无功补偿器所需要的容量应该十分接近，且有着十分接近的运行费用。但是相比较静止无功补偿器而言，静止同步补偿器在每兆乏的价格方面会高出很多。如果线路中出现了短路故障，通过这种方案将会让电压以最快的速度恢复。所以相比较上一种方案而言，这种方案有着更加强大的无功补偿能力。

1.3 并联固定电阻加同步调相机形式的补偿方案

就结构来看，这种补偿方案和以上的两种基本相同，同步调相机的安装位置与以上两种方案中的SVC 或者是STATCOM 的安装位置相同。当风电系统发生故障时，同步调相机将会在第一时间为电网进行无功补偿的提供，所以相比较前两种方案的故障消除后提供补偿而言会更加有效。但是在电压恢复的时间方面来看，这种补偿方案会比前两种补偿方案更加落后一些[2]。

2 三种动态无功补偿方案的比较分析

通过以上三种常用动态无功补偿方案的设计分析来看，补偿效果最佳的是静止同步补偿器这一方案，但是这种方案的应用价格也更加昂贵；同步调相机这一方案的价格更低，但是其补偿效果最差；所以相比较这两种方案来看，静止无功补偿器SVC 这种无功补偿方案应该是风电企业进行电网动态无功补偿的首要选择，这种方案不仅可以对三相短路等的各种风电系统问题达到良好的处理效果，同时也有着更好的性价比，所以该方案在我国的风电企业中已经得到了十分广泛的应用。

但是在具体的应用中发现，该方案也会存在一定的问题，首先，因为风电场的每一组风力发电机上都安装了SVC 设备，所以在运行过程中就很容易发生无功补偿设备不够均匀的情况，加之SVC设备都带有属于自身的电容器，所以同时投切现象也很容易发生，进而对电网造成较大冲击。所以在该方案的应用过程中，就应该对每一个SVC 设备进行无功补偿容量方面的合理设计。因为对每一条母线进行实时电压值的合理控制是保障风电系统电压稳定的一项关键措施，所以要想有效保障每一个节点在无功功率方面都能够达到动态平衡，就应该对SVC 容量进行合理设计，这也是保障这一无功补偿方案得以良好运行的一项基础条件。在对容量进行设计的过程中，主要应该包含对稳定电压进行调整的无功补偿量以及出现事故情况下可以满足电压支持所需的无功补偿量[3]。

其次，在对风电场进行动态无功补偿的过程中，可以通过总控电压的方法来进行控制，也就是采用分析和计算的方法来确定升压站实际的无功补偿量需求，并以此为依据来进行每一台SVC 所需要提供无功补偿量的合理计算与分配。在改进之后，需要添加一套设备来实现总体控制，并根据实际需求来进行每一个SVC 主控制设备的优化升级，然后借助于工控计算机对其进行管理。这样就可以让SVC 设备之间配合效果不佳和电容无序投切等的情况得以有效避免，以此来实现该方案的进一步优化，提升整体风电系统运行的稳定性。

3 结语

综上所述，在对风电系统进行动态无功补偿的设计过程中，风电企业应该对各种设计方案进行合理分析，以此来找出最具性价比的补偿方案。在确定了合理的补偿方案之后，也应该对具体方案应用过程中的一些问题加以全面分析，并根据实际情况与实际需求来进行无功补偿方案的进一步优化。通过这样的方式，才可以有效保障无功补偿方案优势的充分发挥，提升风电系统的运行效果，在满足用户实际用电需求的基础上促进风电企业的良好经营与发展。