如何做好風電機組無功控制？

2014年3月27日，在2014中國清潔電力峰會暨中國國際清潔能源博覽會智能電網(wǎng)論壇上，天城同創(chuàng)電氣有限公司微網(wǎng)并網(wǎng)技術部研發(fā)總工肖迪介紹了金風風電機組的特性，以下為詳細內(nèi)容。

主持人：如果沒有問題，再次感謝錢工!下面，請?zhí)斐峭瑒?chuàng)電氣有限公司微網(wǎng)并網(wǎng)技術部研發(fā)總工肖迪演講，肖迪2010年畢業(yè)于挪威科技大學，獲得電力工程碩士學位，2011年加入金風科技，從事風電并網(wǎng)產(chǎn)品的研發(fā)及國際并網(wǎng)技術支持工作，歡迎肖迪演講!

肖迪：大家下午好!

我將從以下四方面介紹金風風電機組的特性：首先，請大家看一下金風封建風電機組拓撲結構，由于葉片和發(fā)電機直接相連，所以，我們沒有齒輪箱，大家提高了發(fā)電效率。由于使用的是全功率變流器，有較強的低電壓穿越能力。

風電接入電網(wǎng)技術規(guī)定，首先風電場數(shù)據(jù)的上傳與下發(fā)，對控制的要求有對并網(wǎng)點有功和頻率控制、對無功和電壓的控制，以及階段電壓和功率因素的控制，還有電能品質(zhì)的要求，以及暫穩(wěn)態(tài)要求，比如低電壓、過電壓穿越以及頻率穿越等，現(xiàn)在越來越重視仿真與建模的要求，以及風機保護和認證情況。

我們對有功控制的解決方案，對于風電廠機的有功控制，采取能量管理平臺，根據(jù)電網(wǎng)調(diào)整風機有功輸出，同時，要考慮到風機整體壽命以及安全運行。這套系統(tǒng)可以完成對風電廠有功輸出以及并網(wǎng)、有功變換率的控制。早些年我們在現(xiàn)場做了一個有功控制的測試，藍色曲線代表有功輸出，我們能迅速的作出響應，而且響應的命令與電網(wǎng)要求的誤差非常小，當此命令取消時，能迅速恢復到正常的有功輸出。

對于有功變換率的控制，現(xiàn)在電網(wǎng)的要求比較高，根據(jù)電網(wǎng)的要求，調(diào)節(jié)有功變換率的控制，從100兆瓦到80兆瓦之間的時間，電網(wǎng)的要求是8分鐘，可以在15秒到10分鐘之內(nèi)進行調(diào)節(jié)。

對于無功控制，金風的風電機組為滿足全球無功曲線的要求，選擇適當時間擴大功率因素范圍，可以做到0.9，一般設置為0.95。傳統(tǒng)的無功控制是通過集中無功補償來補償整個風電廠的無功消耗，包括無功損耗。為了節(jié)省用戶的成本，我們想到用風機多余的無功能力補償整個風電廠的無功損耗，我們研發(fā)了一套裝置，來調(diào)動風機無功能力，從而補償風機下面以及線路和組件的無功損耗。同時，接受調(diào)度的命令，穩(wěn)定并網(wǎng)點無功和電壓。這套裝置具有調(diào)節(jié)速度快、精度高的特點，最重要的是占地面積小，而且大大節(jié)約了成本。能提供的無功補償能力大概在33%，一般電網(wǎng)要求是20%左右。

這些年電網(wǎng)遇到的一些故障，以及電網(wǎng)對風電廠的要求，提的比較多的是鼓掌穿越，金風兆瓦級機組無功低電壓穿越能力，具有非常簡單的控制模式，具有非常高的低電壓穿越能力，當電網(wǎng)發(fā)生故障時，低壓側會感覺到電壓降低，基側和偶側是相對獨立的，電壓降低后，基側不會發(fā)生任何變化，導致無功、有功的不平衡，所以會抬升電容的電壓，從而激活自動電阻消耗掉送不出去的多余電能，恢復功率平衡，當故障消除后，電壓會非�？斓幕謴�，由于我們是基偶控制，有功也會迅速的恢復。在當初電網(wǎng)還沒有對低電壓穿越提出要求時，我們已經(jīng)開始對低電壓穿越做一些研究工作，在后期現(xiàn)場測試中，我們和中國電科院做了一些現(xiàn)場測試。

總的來說，由于采用的是永磁以及成功的變流器，金風兆瓦機機組控制策略相對簡單，所以有更好的故障穿越能力，功率恢復速度快，以及可控的短路電流。關于并網(wǎng)性能，電網(wǎng)也關注電能品質(zhì)和電壓品質(zhì)的質(zhì)量問題。按照IEC的標準，我們做過測試，風電場的穩(wěn)定性滿足要求。關于風機的繼電保護，都是按照全球并網(wǎng)導則最大標準選取器件，從而滿足全球市場的需求。頻率范圍在47.5-52之間能正常運行，滿足國標，同時，也滿足所有主要風電國家包括德國、澳大利亞、南非、丹麥等國的頻率要求。電壓范圍超過他們的要求。關于認證情況，所有的機型都已經(jīng)或者即將取得認證報告。

風電廠并網(wǎng)對電力系統(tǒng)的影響，并網(wǎng)滲透率越來越大，影響也越來越重要，對前期方針工作要求越來越高，現(xiàn)在全球市場主要采用的仿真軟件大概這么幾種：PSS/E、PSLF、BPA等，針對這些國際要求，我們聯(lián)合第三方機構開發(fā)出了我們自己的風機模型，用于風電廠的并網(wǎng)特性的研究。針對國內(nèi)市場，我們和電科院合作，作出了BPA模型仿真結果。

總結，在研發(fā)工作中，我們進行了大量的投入，用盡可能低的成本取得更優(yōu)的表現(xiàn)，從而降低客戶的風險。

謝謝!

主持人：大家對肖迪介紹的風機并網(wǎng)的內(nèi)容有沒有問題，我在這個行業(yè)里工作年頭比較長，之前是做第三方咨詢的，后來到了金風科技，這個行業(yè)是這樣，對于可再生能源行業(yè)，從心里講，廠家對電網(wǎng)公司都戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢的，電網(wǎng)公司的調(diào)度、電網(wǎng)的要求一提，廠家一天到晚趕緊做試驗，研究標準，否則不讓你并網(wǎng)，不讓并網(wǎng)，就沒有錢了，我們談智能電網(wǎng)，其實是雙向的，電網(wǎng)公司提并網(wǎng)導則，電網(wǎng)公司也要改善，對于設備制造商和風電廠運營商來講，為了能夠更好的把風電、太陽能并上網(wǎng)，也做了大量的工作。

如果大家沒有問題，今天下午的演講到此結束。

謝謝大家!