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1、風(fēng)電場無功功率控制算法及應(yīng)用
摘要
摘 要: 簡單說明風(fēng)電場無功功率控制的重要性，對無功功率分配模塊做了詳細(xì)的分析研究，闡述無功功率分配算法的原理，在無功極限修正模塊的基礎(chǔ)上，通過裕度分配算法確定每臺(tái)正
摘 要: 簡單說明風(fēng)電場無功功率控制的重要性，對無功功率分配模塊做了詳細(xì)的分析研究，闡述無功功率分配算法的原理，在無功極限修正模塊的基礎(chǔ)上，通過裕度分配算法確定每臺(tái)正常運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率因數(shù)角來進(jìn)行無功功率控制，現(xiàn)場應(yīng)用情況證明，該策略基本解決了無功補(bǔ)償?shù)膯栴}，能夠準(zhǔn)確、平穩(wěn)地調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的無功功率。
關(guān)鍵詞: 無功功率; 控制; 算法
2、
1 模塊概述
無功功率分配模塊主要負(fù)責(zé) 2 個(gè)部分的功能: ①對風(fēng)力發(fā)電場的平均功率因數(shù)設(shè)定值進(jìn)行計(jì)算。②分配風(fēng)場總設(shè)定值給每臺(tái)無功功率控制使能的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，待風(fēng)機(jī)調(diào)整運(yùn)行狀態(tài)輸出期望無功功率值[2，4]。這樣可以保證每臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率因數(shù)相等，從而避免某些機(jī)組出現(xiàn)無功功率超限以及有功、無功功率輸出不協(xié)調(diào)等問題。
2 設(shè)計(jì)流程無功功率控制模塊中主要分為 4 大部分: 無功功率設(shè)定值修正模塊、輸出無功功率斜率限制模塊、無功極限或功率因素極限修正模塊、無功功率分配模塊，主要流程圖如圖 1 所示。
2. 1 設(shè)定值修正模塊該模塊是
3、考慮到風(fēng)電場中風(fēng)力發(fā)電機(jī)組實(shí)際情況，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可能會(huì)不正確地響應(yīng)無功功率設(shè)定值，此時(shí)，需要修正風(fēng)電場的無功功率設(shè)定值，使風(fēng)力發(fā)電場無功功率能夠達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，主要設(shè)計(jì)流程如圖 2 所示。
2. 2 斜率限制模塊該模塊作為可選擇性的模塊，選擇后對風(fēng)力發(fā)電場輸出無功功率的變化率進(jìn)行限制，限制流程如下: 1) 判斷在 1 個(gè)周期 T 內(nèi)，風(fēng)力發(fā)電場無功功率輸出的變化率是否在斜率限值內(nèi)，K 為每 10 min 的斜率限值，如公式所示: | K| ≥ | Qtarget - Q0 | T 10 2) 若能滿足1，則無功功率期望值就為風(fēng)場無功功率預(yù)設(shè)值，即 Qref = Qtarget
4、; 若不能，則重新計(jì)算設(shè)定值，使風(fēng)場在該周期里按照給定斜率限值 K 變到重新設(shè)定的無功功率輸出，如公式所示:Qref = Q0 + T | K| 10 Q0
3 無功功率控制應(yīng)用效果
在寧夏太陽山風(fēng)電場運(yùn)行的功率管理軟件自投運(yùn)以來，穩(wěn)定運(yùn)行。該功率管理軟件由東方自控公司自主研發(fā)。風(fēng)電場測試從 2016 年 5 月 28 日-2016 年 6 月 10 日，分別測試了寧夏太陽山二期的 1 臺(tái)、5 臺(tái)、10 臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組有功以及 31 臺(tái)風(fēng)機(jī)的無功，測試結(jié)果表明，有功功率和無功功率的平均控制誤差分別為 2% 和 3% 左右。由此可見，該功率控制軟件能夠很好地控制風(fēng)機(jī)的有
5、功功率和無功功率，且運(yùn)行效果良好。
通過測試觀察，受控風(fēng)機(jī)為 1 ～ 33 ( 22、26 號(hào)標(biāo)桿風(fēng)機(jī)除外) 號(hào)風(fēng)機(jī)，一定時(shí)間段內(nèi)，多次頻繁地修改風(fēng)電場的無功調(diào)度功率，同時(shí)跟蹤觀察風(fēng)電場的實(shí)時(shí)無功功率，其測試效果圖如圖 5 所示。
圖中橫軸為時(shí)間軸，起始時(shí)間為 0，單位為 s?？v軸為功率值，單位為 kW。圖 5 中第一條曲線為無功實(shí)時(shí)曲線，第二條曲線為無功調(diào)度曲線，第三條曲線為最大無功功率曲線?？梢钥闯?
經(jīng)功率控制軟件無功控制后，無功實(shí)時(shí)曲線基本逼近與無功調(diào)度曲線; 無功實(shí)時(shí)功率與無功調(diào)度曲線基本相符。
整個(gè)風(fēng)場的無功實(shí)時(shí)功率能
6、夠較迅速、較準(zhǔn)確地跟隨無功調(diào)度值，現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，在改變無功調(diào)度值后 10 ～ 20 s 的時(shí)間內(nèi)，全部無功受控使能風(fēng)機(jī)的無功功率總值基本與無功調(diào)度值逼近。且功率控制軟件控制風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)越多，風(fēng)電場的有功功率和無功功率誤差相對較小。
4 結(jié)語
本文提出的無功功率分配算法，在無功極限修正模塊的基礎(chǔ)上，通過裕度分配算法確定每臺(tái)正常運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率因數(shù)角來進(jìn)行無功功率控制，通過現(xiàn)場的應(yīng)用情況證明，該策略基本解決了無功補(bǔ)償?shù)膯栴}，能夠準(zhǔn)確、平穩(wěn)地調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的無功功率。
參考文獻(xiàn):
[1] 靳龍章，丁毓山. 電網(wǎng)無功補(bǔ)償實(shí)用技術(shù)[M]. 北京: 中國水利水電出版社，1997.
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《風(fēng)電場無功功率控制算法及應(yīng)用》來源：《技術(shù)與市場》，作者：董華莉。
風(fēng)電場無功功率控制算法及應(yīng)用
