風(fēng)能具有隨機性和間歇性特點，規(guī)?；娘L(fēng)電場一般位置偏遠，處于電網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)，隨著風(fēng)電并網(wǎng)容量不斷增大，風(fēng)電接入電網(wǎng)造成的電網(wǎng)電壓不穩(wěn)、線路損耗增加等問題日益突出。電能質(zhì)量對電網(wǎng)穩(wěn)定、電力設(shè)備安全運行以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重大影響，其中，無功功率是影響電能質(zhì)量的重要因素之一。風(fēng)電無功補償對提高并網(wǎng)電能質(zhì)量、降低電網(wǎng)損耗、增強電網(wǎng)的運行穩(wěn)定性和安全性具有極其重要的意義。

1、什么是無功補償

無功補償，也稱無功功率補償，在電力供電系統(tǒng)中起提高電網(wǎng)的功率因數(shù)的作用，通過另加無功補償裝置的方式，讓無功負荷與無功補償裝置之間進行無功率交換而不再與電源進行無功功率交換，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境。

無功補償?shù)膶崿F(xiàn)方式：把具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷并聯(lián)接在同一電路，能量在兩種負荷之間相互交換，感性負荷所需的無功功率可由容性負荷輸出的無功功率補償。應(yīng)用于風(fēng)電場的無功補償設(shè)備包括并聯(lián)電容器組、靜止無功補償器(SVC)、靜止同步無功補償器（STATCOM）等。

2、無功補償相關(guān)概念

在三項交流電力系統(tǒng)中，一般存在有功功率、無功功率和視在功率三種功率形式。

有功功率（P）：保持用電設(shè)備正常運行所需的電功率，即將電能直接轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能、熱能、光能、化學(xué)能、聲能等能量形式的電功率。

無功功率（Q）：用于電路內(nèi)電場與磁場的轉(zhuǎn)換，并用來在電氣設(shè)備中建立和維持磁場的電功率，由于不對外做功，稱為無功功率。無功功率不是無用功率，在能量轉(zhuǎn)換過程中起著重要的媒介作用。

視在功率（S）：有功功率和無功功率的融合（幾何和），總功率包含有功功率和無功功率。

功率因數(shù)：有功功率與視在功率的比值，反映電源輸出視在功率的有效利用程度。功率因數(shù)越大，電路中的無功功率越小，電能輸送效能越高。

1、風(fēng)力發(fā)電運行特性分析

風(fēng)的速度、方向變動具有隨機性和間歇性，不同位置的風(fēng)速和風(fēng)向具有明顯差異，因此，風(fēng)電機組的電能輸出也是隨機變化的。風(fēng)力發(fā)電出力的短周期變動顯著，并且同一風(fēng)電場內(nèi)的風(fēng)電機組出力變動不同步。所以，風(fēng)力發(fā)電具有隨機性（不穩(wěn)定）、不受控的特點。

由于具有隨機性和不受控性，風(fēng)電大規(guī)模并網(wǎng)將會對電力系統(tǒng)造成母線電壓越限、電網(wǎng)電壓波動和閃變等問題。例如，當(dāng)風(fēng)電場退出運行時，系統(tǒng)可能因突然失去大量無功注入發(fā)生電壓崩潰；切機引起的瞬時無功富余無法及時消化，可能導(dǎo)致系統(tǒng)電壓失穩(wěn)。當(dāng)正常運行時，風(fēng)力發(fā)電功率變化可能引起系統(tǒng)電壓和頻率波動，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)失穩(wěn)。

此外，諧波是風(fēng)電并網(wǎng)引起的另一個電能質(zhì)量問題。風(fēng)電場的諧波電流大小與風(fēng)速有關(guān)，與輸出功率基本呈線性關(guān)系。大量諧波電流會對風(fēng)電場及電網(wǎng)設(shè)備造成嚴(yán)重的諧波污染，增加電能損耗，加速設(shè)備老化，危害電網(wǎng)運行的安全穩(wěn)定。

2、風(fēng)電無功補償需求特點

相比于傳統(tǒng)的火力、水力發(fā)電，風(fēng)力發(fā)電有其自身特點，使得其無功功率具有一些特有屬性，具體如下：

風(fēng)電機組需要從電網(wǎng)中吸收無功功率以建立風(fēng)力發(fā)電機的勵磁磁場，否則異步發(fā)電機不能發(fā)電。并且，風(fēng)電機組的無功需求量隨有功功率變化，采用傳統(tǒng)并聯(lián)電容器組進行無功補償時，仍需從電網(wǎng)吸收部分無功功率。

風(fēng)電場的無功功率變化在滿發(fā)時會抬高風(fēng)機出口電壓，并網(wǎng)時會在瞬間較大幅度降低出口電壓；風(fēng)電機組移除時，若裝有并聯(lián)補償電容，可能引起異步發(fā)電機的自激磁。

無風(fēng)狀態(tài)下，風(fēng)電機組與電網(wǎng)保持連接，并且需要從系統(tǒng)中吸收無功功率。

風(fēng)力發(fā)電設(shè)備長期并網(wǎng)，無論是否發(fā)電，變壓器都要從系統(tǒng)中吸收一定無功功率，增加設(shè)備及線路的損耗。

3、風(fēng)電無功補償要求

為解決風(fēng)電并網(wǎng)帶來的電壓及諧波問題，需要風(fēng)電場有動態(tài)、寬幅可調(diào)的無功容量及消諧能力，以降低風(fēng)力發(fā)電功率波動對電網(wǎng)電壓的影響，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

根據(jù)《國家電網(wǎng)公司風(fēng)電場接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》，風(fēng)電無功補償?shù)木唧w要求如下：

風(fēng)電機組在不同輸出功率運行時，功率因數(shù)變化范圍應(yīng)控制在-0.95～+0.95之間。同步發(fā)電機的功率因數(shù)控制在-0.95～+0.95，需要勵磁裝置有功率因素調(diào)節(jié)相關(guān)功能。

風(fēng)電場無功功率的調(diào)節(jié)范圍和響應(yīng)速度應(yīng)滿足風(fēng)電場并網(wǎng)點電壓調(diào)節(jié)的要求，原則上風(fēng)電場升壓站高壓側(cè)功率因數(shù)按1.0配置，運行過程中可按-0.98～+0.98控制。

風(fēng)電場的無功電源包括風(fēng)力發(fā)電機組和無功補償裝置。首先應(yīng)充分利用風(fēng)力發(fā)電機組的無功容量及其調(diào)節(jié)能力，如果不能滿足系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)需要，則需要加裝無功補償裝置。風(fēng)電場無功補償裝置可采用分組投切的電容器或電抗器組，必要時采用可以連續(xù)調(diào)節(jié)的靜止無功補償器或其他更為先進的補償裝置。由于同步發(fā)電機能夠提供一定的無功容量，風(fēng)電場的無功補償裝置容量需要相應(yīng)地減小，一般最好不要使用分組投切電容器，宜使用SVC和STATCOM。

4、風(fēng)電無功補償要點

風(fēng)電場的無功補償應(yīng)針對所處電網(wǎng)的特性和結(jié)構(gòu)進行配置，一般需要根據(jù)所在系統(tǒng)的實際情況進行計算分析，以使其與并網(wǎng)系統(tǒng)相適應(yīng)、協(xié)調(diào)。風(fēng)電無功補償需要考慮的要點如下：

控制高壓側(cè)的電壓在允許范圍之內(nèi)，使響應(yīng)速度、調(diào)節(jié)步長滿足風(fēng)電機組的隨機性以及功率快速變化條件，保證風(fēng)電場的安全穩(wěn)定運行。

采用包括電壓及功率因數(shù)動態(tài)控制的補償裝置，其響應(yīng)速度應(yīng)達到秒級，靜止無功補償器可以考慮但不一定采用，風(fēng)電場容量較大時最好不要采用分組投切的電容器。

正常運行情況下，如突然出現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機瞬時整體退出運行，容性無功補償設(shè)備應(yīng)能隨之立即退出，以避免風(fēng)電場的并網(wǎng)電壓超過限值。

如果風(fēng)電場是分期建設(shè)的，而無功補償設(shè)備需要一次建設(shè)，補償容量最小值應(yīng)當(dāng)滿足風(fēng)電場的一期建設(shè)需要。

無功補償設(shè)備同時包含感性和容性無功補償時，自動控制策略需要考慮防止諧振。

無功補償?shù)募夹g(shù)發(fā)展及應(yīng)用

1、無功補償技術(shù)發(fā)展

經(jīng)過20多年的發(fā)展，無功補償技術(shù)不斷創(chuàng)新、完善，目前已歷經(jīng)三個階段。

SVG型動態(tài)無功補償與諧波治理設(shè)備具有補償能力強、諧波特性好、安全可靠性高、體積小、噪音低、損耗少等特點，是目前最先進的動態(tài)無功補償技術(shù)。

2風(fēng)電常用無功補償方式

目前，常見的風(fēng)電無功補償方式主要有如下四種：

1、同步調(diào)相機無功補償

早期風(fēng)電場采用，由于損耗和噪聲大，運維復(fù)雜，響應(yīng)速度難以滿足動態(tài)要求，目前較少采用。

2、靜止無功補償（SVC）

采用靜止開關(guān)投切電容器或電抗器，使其具有吸收和發(fā)出無功電流的能力，提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù)、穩(wěn)定系統(tǒng)電壓、抑制系統(tǒng)振蕩等。

3、靜止同步無功補償（SVG）

采用半導(dǎo)體變流器來實現(xiàn)無功補償?？赏ㄟ^不同的控制 ,使其發(fā)出無功功率，也可使其吸收無功功率。但控制復(fù)雜、維護量大、投資成本高，目前沒有廣泛用于風(fēng)力發(fā)電的無功補償。

4、并聯(lián)電容器無功補償（FC）

適用于集中或分散就地安裝，能較好滿足就地?zé)o功補償要求，個別電容器損壞不會影響整個設(shè)備運行，具有投資少、能耗低、控制簡單、運維方便等特點。并聯(lián)電容器補償是通過電容器的投切實現(xiàn)的，呈階梯性調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)不平滑，難以實現(xiàn)最佳補償狀態(tài)。

SVC、SVG能很好實現(xiàn)線形動態(tài)連續(xù)調(diào)節(jié)無功，其他補償方式無法完成動態(tài)無功補償。其中，SVC技術(shù)成熟，運行經(jīng)驗豐富，價格適中，是當(dāng)前風(fēng)電無功補償?shù)闹饕较?。目前，SVG價格昂貴，技術(shù)還不夠成熟，但由于其性能優(yōu)越，隨著技術(shù)發(fā)展及電子元件價格下降，具有良好的市場前景。

3風(fēng)電無功補償技術(shù)發(fā)展趨勢

近年來，新材料、新工藝、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)快速發(fā)展，根據(jù)風(fēng)電場控制系統(tǒng)對無功補償?shù)男阅芤?，風(fēng)電無功補償技術(shù)呈現(xiàn)如下發(fā)展趨勢：

1、智能化

應(yīng)用大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)，預(yù)測電壓、無功功率等，減少投切次數(shù)，降低設(shè)備損耗。

2、縮短響應(yīng)時間

采用晶閘管進行投切和控制，加快響應(yīng)速度。

3、不同類型補償設(shè)備融合

可控串聯(lián)電抗器與固定并聯(lián)電容器配合使用，靜止無功補償器或發(fā)生器與并聯(lián)電容聯(lián)合使用，實現(xiàn)補償裝置整體無功功率連續(xù)調(diào)節(jié)。

4、控制更科學(xué)、合理

采用無功功率和電壓綜合判據(jù)確定電容器投切，保證電壓在控制范圍內(nèi)，實現(xiàn)無功基本平衡。

浙江易碩電氣有限公司是專業(yè)從事低壓電力電容器，智能電容器，電抗器，無功補償控制器，無功補償裝置系列的研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)為一體的高科技公司。

公司堅持“以科技為動力，以質(zhì)量求發(fā)展”為宗旨，致力打造智能電網(wǎng)專業(yè)服務(wù)領(lǐng)導(dǎo)品牌。公司堅持“以科技為動力，以質(zhì)量求發(fā)展”為宗旨，致力打造智能電網(wǎng)專業(yè)服務(wù)領(lǐng)導(dǎo)品牌。

公司擁有一只高水準(zhǔn)的研發(fā)管理團隊，集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)于一體，專注于智能無功補償、諧波治理、節(jié)能與電能質(zhì)量治理等電力自動化高科技產(chǎn)業(yè)，主要產(chǎn)品有低壓智能電容器、諧波抑制性智能電容器、電力電容器、用電信息采集終端、配變多功能智能配電箱和智能配網(wǎng)等系列。

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