风力发电无功补偿技术发展趋势与重要性分析

摘要: 阐述了风力发电无功补偿技术的现状,介绍了风力发电无功补偿装置使用情况并分析了各种无功补偿的技术特点。根据无功补偿装置技术水平及补偿方式对比提出了对无功补偿技术发展趋势与提高电能质量的看法。

关键词: 风力发电；无功补偿；并联电容器；异步发电机；电能质量 1 风力发电机组分类：

1.1恒速恒频发电机系统（在风力发电过程中保持发电机的转速不变从而得到和电网频率一致的恒频电能）。目前，国内应用较多，当风速迅速增大时。风能将通过桨叶传输给主轴、齿轮箱和发电机等部件。产生很大的机械应力。引起这些部件的疲劳损坏：同时在正常工作时这类风电机组无法对电压稳定进行控制。不能和同步发电机一样提供电压支撑能力。因此，当电网故障时会影响系统电压的恢复和系统稳定。这也是普通异步发电机的风电机组的主要缺陷。其次。因为恒速恒频风力发电系统发出的电能是随风速波动的。若风速急剧变化。可能会引起风电机组发出的电能质量有问题，如电压闪变、无功波动等。

1.2变速恒频发电机系统（在风力发电过程中发电机的转速可以随风速变化，而通过其他的控制方式来得到和电网频率一致的恒频电能）随着电机变频凋速技术的不断发展。采用双馈异步发电机和永磁多极同步电机的变速恒频风力发电系统得到了研究与应用。

2 风电场无功需求的特点

风力发电具有其特殊性，单台风机容量较小，数量众多，每台风机均由一台箱变升压至统一的35kV母线上，箱式变压器数量众多，无功损耗大；经35kV/110kV变压器升压送出，升压变压器无功损耗大；风电场处于负荷末端，与系统联系弱，长距离的输电线路传输导致一定的无功损耗。风速和风向具有随机变动的自然特性，不同安装地点的风速和风向具有明显的差异，同一个风电场内的风电机组，其出力的变动也是不同步随着风电场规模的增大，风电场接入系统引起的电能质量问题必将越来越严重，在某些情况下电能质量问题将成为制约风电场装机容量的主要因素。

3 常见的风力发电无功补偿方法

目前,无功补偿市场上常见的主要分三代产品，第一代补偿技术是有载调压无功调节装置（通过改变固定电容器两端电压调节电容出力），第二代补偿技术是晶闸管控制电抗器TCR型SVC（通过改变可控硅开放角调节等效基波电抗），第三代补偿技术是静止无功发生器SVG（原理：直接电流控制，等效为一受控的电流源既可以发容性无功，又可以发感性无功）等几种方法进行补偿。

3.1调压式：利用有载调压变压器（自耦式）调节电容器两端的电压，实现