如何做好風(fēng)電機(jī)組無功控制？

2014年3月27日，在2014中國(guó)清潔電力峰會(huì)暨中國(guó)國(guó)際清潔能源博覽會(huì)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(shù)部研發(fā)總工肖迪介紹了金風(fēng)風(fēng)電機(jī)組的特性，以下為詳細(xì)內(nèi)容。

主持人：如果沒有問題，再次感謝錢工!下面，請(qǐng)?zhí)斐峭瑒?chuàng)電氣有限公司微網(wǎng)并網(wǎng)技術(shù)部研發(fā)總工肖迪演講，肖迪2010年畢業(yè)于挪威科技大學(xué)，獲得電力工程碩士學(xué)位，2011年加入金風(fēng)科技，從事風(fēng)電并網(wǎng)產(chǎn)品的研發(fā)及國(guó)際并網(wǎng)技術(shù)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(fēng)風(fēng)電機(jī)組的特性：首先，請(qǐng)大家看一下金風(fēng)封建風(fēng)電機(jī)組拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由于葉片和發(fā)電機(jī)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(qiáng)的低電壓穿越能力。

風(fēng)電接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定，首先風(fēng)電場(chǎng)數(shù)據(jù)的上傳與下發(fā)，對(duì)控制的要求有對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)有功和頻率控制、對(duì)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(fēng)機(jī)保護(hù)和認(rèn)證情況。

我們對(duì)有功控制的解決方案，對(duì)于風(fēng)電廠機(jī)的有功控制，采取能量管理平臺(tái)，根據(jù)電網(wǎng)調(diào)整風(fēng)機(jī)有功輸出，同時(shí)，要考慮到風(fēng)機(jī)整體壽命以及安全運(yùn)行。這套系統(tǒng)可以完成對(duì)風(fēng)電廠有功輸出以及并網(wǎng)、有功變換率的控制。早些年我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)做了一個(gè)有功控制的測(cè)試，藍(lán)色曲線代表有功輸出，我們能迅速的作出響應(yīng)，而且響應(yīng)的命令與電網(wǎng)要求的誤差非常小，當(dāng)此命令取消時(shí)，能迅速恢復(fù)到正常的有功輸出。

對(duì)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(shí)間，電網(wǎng)的要求是8分鐘，可以在15秒到10分鐘之內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

對(duì)于無功控制，金風(fēng)的風(fēng)電機(jī)組為滿足全球無功曲線的要求，選擇適當(dāng)時(shí)間擴(kuò)大功率因素范圍，可以做到0.9，一般設(shè)置為0.95。傳統(tǒng)的無功控制是通過集中無功補(bǔ)償來補(bǔ)償整個(gè)風(fēng)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(fēng)機(jī)多余的無功能力補(bǔ)償整個(gè)風(fēng)電廠的無功損耗，我們研發(fā)了一套裝置，來調(diào)動(dòng)風(fēng)機(jī)無功能力，從而補(bǔ)償風(fēng)機(jī)下面以及線路和組件的無功損耗。同時(shí)，接受調(diào)度的命令，穩(wěn)定并網(wǎng)點(diǎn)無功和電壓。這套裝置具有調(diào)節(jié)速度快、精度高的特點(diǎn)，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(bǔ)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(duì)風(fēng)電廠的要求，提的比較多的是鼓掌穿越，金風(fēng)兆瓦級(jí)機(jī)組無功低電壓穿越能力，具有非常簡(jiǎn)單的控制模式，具有非常高的低電壓穿越能力，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，低壓側(cè)會(huì)感覺到電壓降低，基側(cè)和偶側(cè)是相對(duì)獨(dú)立的，電壓降低后，基側(cè)不會(huì)發(fā)生任何變化，導(dǎo)致無功、有功的不平衡，所以會(huì)抬升電容的電壓，從而激活自動(dòng)電阻消耗掉送不出去的多余電能，恢復(fù)功率平衡，當(dāng)故障消除后，電壓會(huì)非�？斓幕謴�(fù)，由于我們是基偶控制，有功也會(huì)迅速的恢復(fù)。在當(dāng)初電網(wǎng)還沒有對(duì)低電壓穿越提出要求時(shí)，我們已經(jīng)開始對(duì)低電壓穿越做一些研究工作，在后期現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中，我們和中國(guó)電科院做了一些現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。

總的來說，由于采用的是永磁以及成功的變流器，金風(fēng)兆瓦機(jī)機(jī)組控制策略相對(duì)簡(jiǎn)單，所以有更好的故障穿越能力，功率恢復(fù)速度快，以及可控的短路電流。關(guān)于并網(wǎng)性能，電網(wǎng)也關(guān)注電能品質(zhì)和電壓品質(zhì)的質(zhì)量問題。按照IEC的標(biāo)準(zhǔn)，我們做過測(cè)試，風(fēng)電場(chǎng)的穩(wěn)定性滿足要求。關(guān)于風(fēng)機(jī)的繼電保護(hù)，都是按照全球并網(wǎng)導(dǎo)則最大標(biāo)準(zhǔn)選取器件，從而滿足全球市場(chǎng)的需求。頻率范圍在47.5-52之間能正常運(yùn)行，滿足國(guó)標(biāo)，同時(shí)，也滿足所有主要風(fēng)電國(guó)家包括德國(guó)、澳大利亞、南非、丹麥等國(guó)的頻率要求。電壓范圍超過他們的要求。關(guān)于認(rèn)證情況，所有的機(jī)型都已經(jīng)或者即將取得認(rèn)證報(bào)告。

風(fēng)電廠并網(wǎng)對(duì)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(duì)前期方針工作要求越來越高，現(xiàn)在全球市場(chǎng)主要采用的仿真軟件大概這么幾種：PSS/E、PSLF、BPA等，針對(duì)這些國(guó)際要求，我們聯(lián)合第三方機(jī)構(gòu)開發(fā)出了我們自己的風(fēng)機(jī)模型，用于風(fēng)電廠的并網(wǎng)特性的研究。針對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，我們和電科院合作，作出了BPA模型仿真結(jié)果。

總結(jié)，在研發(fā)工作中，我們進(jìn)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(fēng)險(xiǎn)。

謝謝!

主持人：大家對(duì)肖迪介紹的風(fēng)機(jī)并網(wǎng)的內(nèi)容有沒有問題，我在這個(gè)行業(yè)里工作年頭比較長(zhǎng)，之前是做第三方咨詢的，后來到了金風(fēng)科技，這個(gè)行業(yè)是這樣，對(duì)于可再生能源行業(yè)，從心里講，廠家對(duì)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(yàn)，研究標(biāo)準(zhǔn)，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(shí)是雙向的，電網(wǎng)公司提并網(wǎng)導(dǎo)則，電網(wǎng)公司也要改善，對(duì)于設(shè)備制造商和風(fēng)電廠運(yùn)營(yíng)商來講，為了能夠更好的把風(fēng)電、太陽(yáng)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(jié)束。

謝謝大家!