摘要：现在海上风电通常使用交流并网，它的优点在于技术较为成熟，且其结构简单，具有较高的可靠性，但是海上风电距离岸边较远时，其传输成本远远超过直流输电，并且电容、电感的充电功率较大，需要无功补偿，并且会造成电能质量减弱的问题，这使得交流并网的发展受到了局限。本文对大规模风电项目并网运行系统稳定性控制进行分析，以供参考。
关键词：风电场并网；问题；控制
引言
在全球各地的各类型可再生能源中，风能属于热点能源，全世界都积极展开风能的开发，也促进了风电技术不断升级。一直以来，我国拥有着丰富的风能资源，这就为风电开发奠定了极为便利的基础。对于风能利用，并网发电属于目前大规模风电场在风能开发过程中的最重要形式，因此学术界对于并网运行存在的各类型问题极为关注。
1我国风电场并网运行特殊性
在我国，大型风电场在输送风电时采取直流输电系统，即借助“风火打捆”，利用一种超高压直流输电方式，使得西部地区大型风电场所生成的电能输送到东部负荷中心。这一种电能输送模式并没有先例，故而运行时，会存在一定程度的技术障碍问题。
2风电并网对整个电网的影响
虽然风电具有污染小，可再生的特点，但将其接入到电网后，将会对整个电网造成一定影响，具体来说，主要包括以下几个方面：（1）降低电能质量。以往阶段，风电装机容量较低，且通过异步发电机的方式，将其接入到配电网内，虽然这样接入较为方便，且成本较低，但由于设备性能较差，很容易受到外界冲击，因而很容易产生一些不良现象，如谐波污染等，降低了电能的质量。（2）风电场运行时，会利用一定的无功功率，而将其接入到电网后，由于容量的增加，导致无功功率缺失，进而使电压产生波动。（3）对于风电来说，存在不稳定的特点，受到这一特点的影响，导致其失去出力时，将会导致电网频率降低，风电占比越高，这一现象更加显著。（4）风电的接入，对以往电网产生了较大的变化，为了确保整个电网顺利运行，电力单位应重新对其进行规划。
3风电并网运行系统稳定性控制
3.1电机组与常规同步机组的交互作用与协调控制
目前，针对并网风力发电稳定性的大量学术型研究中，大部分主要针对大型风电场运行环节的大电网整体稳定性予以常态性研究。主要原因在于大电网稳定一旦遭到破坏，势必会造成整个大型风电场的任何接入元件运作存在一定的故障。故而大电网接入大型风电场系统之后，其稳定性到底会发生什么样的演变，是趋向于变好，还是趋向于变差，都难以得到一种较为系统性、固定性的结论。在平常研究中，不论是趋向于变好，还是趋向于变差都曾经有专家给予系统性的研究，而且研究过程、结果都相对较为公正。不过也存在一定的问题，主要为当电网大规模接受异步电机所导出的功率时，该怎么样才可以做到“趋利避害”，从而使得电网接入之后，整个大型风电机组的系统整体稳定性可以获得很大程度的提升。
3.2多端柔性直流输电各站之间的协调控制
相比于两端柔性直流系统，多端柔性直流输电系统更具有灵活性与经济性，但在控制上更加复杂。除了换流站需要使用到控制逻辑，不同站之间也需要展开控制协调。VSC-MTDC系统级直流电压控制器分为无通信的控制与有通信的控制两种类型。前者分为直流电压偏差控制器与斜率控制器，直流电压偏差控制器的作用主要是在主控换流站出现问题而退出运行后，后备换流站可以分析出直流电压的不同并进入定直流电压工作模式，确保直流电压能够保持稳定；而后者也被称为主从控制，它利用换流站之间的通信系统进行直流电压的稳定控制。
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3.3无功补偿方式
（1）在现有风电系统内，安装动态无功补偿装置，如SVC补偿器等，通过这类设备的使用，优化风电的暂态性能，增加风电场的最高容量。确定SVC容量时，不仅要考虑SVC的调节性，同时还要集合风电场的容量，关注电网的内部结构等（。2）改进电网结果，或者是提高符合功率，也会增加风电容量，并优化风电暂态性能。（3）对风电系统进行检查，确保其无故障之后，将低电压的部分隔离，使得整个风电系统运行时，能够一直采用最佳的控制方式。但需要注意的是，若隔离部分较多时，应分析电网调控性能，确保低电压部分隔离的同时，不会对调节功能造成较大的应用，使电网可以安全、稳定的运行。
3.4分布式风电并网改善风电项目配电线路末端电压
当前，在日常生活中所面临的配电网问题多数与末端低电压有关。造成末端电压低的原因上述已简单地进行了解释，而采用分布式风力并网的形式来改善配电线路末端电压低的情况，不仅能够在现有资源情况下有效解决低电压问题，同时也增强了风力电站的能源消纳能力。当前，应用这一理念所建设的风力电站主要为小型风力电站，其总装机容量一般在50MW以内，且采用分布式布置策略，将各个风力发电机组分散于用电负荷周围，通过并网供电的形式来对配电线路末端电压进行有效调节。在将风力电站所产电能并入配电线路后，配电线路整体供电压力得以缓解，输变电过程中造成的各种电能损失也得以补充。这种改善配电线路末端低电压情况的形式是当前现实情况下的最佳手段，不仅能让风能得到充分利用，而且在投入相对较低的情况下实现了改善供电的目标，尤其是在分布式理念下，能够灵活布置各个小型风电机组，更好地适应县级以下电网线路相对复杂的情况。
3.5多规则云PI控制器设计
由风电场出力引起的扰动ACE以偏差量e的形式输入到云PI控制器中，规则前件在设定的论域内对e进行非线性逼近处理，生成隶属度μP、μI；通过规则后件对μP、μI进行定量处理，得到控制量ΔP和ΔI，经过PI控制器得到控制量U。由于风电出力波动一般集中在中、低频分量，在满足风电功率并网要求下，利用云规则发生器，将风电功率分为5个等级。以“负大”“负小”“零”“正小”“正大”来表示，其中，e作为规则前件；ΔP、ΔI为规则后件；(0.15,0.2,0.05)三个参数分别对应Ex，En和He。
3.6基于模糊控制方法的最大功率追踪
机组并网后，额定风速以下的控制目标是使风轮保持最大风功率时的最优转速。为了使差动调速型风电机组实现额定风速下最大功率追踪运行，风轮转速须根据运行情况而实时变化。而风轮转速是通过调速电动机的转速调整实现的，因此，最大功率追踪控制系统的设计实质是实现对调速电机转速的有效控制。为此，引入了模糊控制方法，并基于最优转矩法开展模糊控制器设计。
结束语
由此可见，对于无源网络与多个风电场的大规模接入来讲，通过多端柔性直流输电，可以达到预期效果，也就是获得多端网络的稳定，并且可以在故障时较好的除去扰动，拥有较高的可靠性。
参考文献
[1]王一珺,杜文娟,陈晨,王海风.基于改进复转矩系数法的风电场并网引发电力系统次同步振荡研究[J/OL].电工技术学报:1-12
[2]牛东晓,赵东来,杨尚东,雷霄.基于改进粒子群算法的海上风电汇集方式与并网优化研究[J].中南大学学报(自然科学版),2019,50(12):3146-3155.
[3]麻利新,李萍,李芸.基于教与学算法的风力发电系统区间优化调度[J].工业控制计算机,2019,32(12):34-36.
[4]张文秀,韩肖清,宋述勇,宋述亭,付可宁,王金浩,秦文萍,贾燕冰.计及源-网-荷不确定性因素的马尔科夫链风电并网系统运行可靠性评估[J].电网技术,2018,42(03):762-771.
[5]林俐,邹兰青,周鹏,田欣雨.规模风电并网条件下火电机组深度调峰的多角度经济性分析[J].电力系统自动化,2017,41(07):21-27.
论文作者:窦鹏冲,李才华
论文发表刊物:《电力设备》2019年第23期
论文发表时间:2020/4/28
标签：风电论文; 电网论文; 电压论文; 系统论文; 风电场论文; 电能论文; 风能论文; 《电力设备》2019年第23期论文;