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并网风电场SVG运行现状分析及解决措施

发表时间：2021/4/15 来源：《基层建设》2020年第32期作者：晏鹏俊

[导读] 摘要：对于SVG装置而言，它凭借着无功快速补偿等功能在我国并网风电场之中实现了较为广泛的应用。

        云南电力技术有限责任公司云南昆明 650217
        摘要：对于SVG装置而言，它凭借着无功快速补偿等功能在我国并网风电场之中实现了较为广泛的应用。本篇文章对当前SVG在风电场中应用的实际情况进行了简单分析和研究，同时针对其中存在的问题由多个角度提出了对应的优化思路以及改进措施。希望通过这种方式让风电场整体资金投入得到有效降低，并增强风电场中SVG运行能力以及输出水平，进而提高风电场综合效益。
        关键词：并网风电场；运行现状；SVG
        引言
        由于社会不断发展，当前全球资源逐渐趋于恶化，而环境问题也日益严峻，在这种时代大环境下，借助新型能源进行发电成为了各国首要的选择。就目前来看，风力发电是现阶段使用最为广泛且普及程度相对较高的一种发电方式。与过去应用极为普遍的火力发电不同，波动与不确定性是风能发电最为显著的优势，并且将异步发电机应用至风电领域中还引起了其他问题，其中无功消耗损耗情况尤为突出。
        一、SVG工作的基本原理及特点
        1.SVG工作原理
        大功率的电压型逆变装置是SVG的核心，借助PWM脉宽调制及控制技术能够对逆变装置输出电压幅值以及相位进行调节，而且也能够对交流测电流相位及幅值等进行直接控制，从而将所需无功功率进行快速发出或吸收，进而快速动态化调节无功功率。下图即SVG的工作原理。

                图1.工作原理详情图
        2.特点
        （1）极快的相应速度
        通常情况下，SVG响应的时间不会超过5ms，极短的响应时间能够对电压波动以及闪变进行更好、更有效的抑制，当补偿容量相同时，SVG对于电压波动以及电压闪变补偿的效果最佳。
        （2）良好的低电压特性
        具有电流源是SVG最为明显的优势，也正因如此母线电压几乎不会对SVG输出的容量产生显著影响。对于SVG而言，它能够被作为一个恒定且可控的良好电流源，在系统电压不断降低的过程中，它依旧可以输出正常工作状态下的额定无功型电流，过载能力较为出众。
        二、风力发电特点
        1.有功功率
        与过去使用最为广泛的火力发电相比，因为风能不可控，从而导致风电的电能也并不稳定。而这一特点也为风电电能上网造成了一定阻碍。例如，在用电的高峰期，风能不足便会造成发电量低，但是当处于用电的低峰期时因为风能较为充足因此发电量也较大。而上述情况会造成风电电能以及电网具体所需电能发生直接矛盾，从而为电网中的有功平衡带来了一定困难。
        电网内由于风电电能不稳定性引起有功功率不平衡问题能够通过控制与调节火力发电技术中电能输出进行局部处理。因为风电电能在电网容量内所占比重日趋增加，因此火电调节质量和效率也因此遭到一定削弱。与此同时，若风电机组长时间保持高负荷工作状态，那么借助火电调节便会明显提高它在工作过程中的能量损耗比例，从而不利于电网后续工作的进行。
        （2）无功功率
        与火力发电相比较而言，风力发电缺少无功功率供给能力，因此其必须要从电网内获取无功功率。通常而言，单台的风电机组总容量比较小，同时每一台风电机组均借助独立式箱式变压装置升压到统一化35Kv电压的母线上。由于接入了大量的箱式变压装置，再加之主变压器的漏抗等影响，因此风电机组在吸收无功功率时也会受到来自有功功率施加的影响。
        三、当前并网风电场中SVG 的运行情况
        1.不科学的容量配置
        现阶段，在设计风电场中SVG的容量时，通常是借助以往的工程经验以及可行性阶段中经过大量数值仿真模拟计算之后得出，并未进行明确规范。同时在实际工程之中，通常依据风电场的额定容量百分比这一形式进行粗略计算（目前使用较为普遍的是装机容量的25%到33%），没有对机组自身动态化的无功支撑等能力进行充分计算。为此，很容易导致容量浪费等问题出现，而且也让风电场运行效益以及投资效益等得到了大幅降低。
        2. 功能设置不合乎规范
        过度保护是风电场SVG较为常见的一个问题，例如通风故障、通讯故障以及二次回路和散热问题的跳闸等。尤其是当前35kV直挂型的SVG，生产企业为了能够对SVG进行有效保护，将控制逻辑编写成“一旦检测到故障或者报警信号直接将35kV电源进行切断处理”，但是“通风、通讯和二次”故障实际上并不会造成电网安全即SVG自身较为严重的故障问题，完全能够通过封锁待机以及降容等形式运行。SVG装置频繁切投会为调度单位以及运维单位工作展开造成一定困难。就目前来看，SVG装置中控制和保护功能的配置、开关机流程、报警以及跳闸停机问题的处理和对外接口还没有实现科学规范，急需构建与完善对应的规范和标准。
        四、解决措施
        1.对机组的自我补偿以及SVG补偿等能力进行统筹规划
        对于SVG的容量配置而言，冗余的容量配置是现阶段不合理配置最为主要的表现。为此优化的核心思路为：充分挖掘与开发风电场补偿能力，按照实际情况对SVG容量进行科学设计，并以此来制定出对应的无功补偿措施。
        首先，不应依据百分比的形式对容量进行粗略选定，必须要按照风电场实际发电能力以及电网具体需求进行科学选择，另外还应当对其自身无功补偿的能力进行充分考虑，最大程度避免浪费现象出现。
        其次要将机组补偿能力的综合分析以及SVG容量合理选定作为基础，制定出对应的综合性补偿方案及系统。按照电网波动与调度指令，再结合实际运行状况和响应特征等多种因素，对机组补偿及SVG补偿两者比例进行科学分配，在确保机组无功调节得以充分利用的基础上，降低SVG出力，从而使风电场整体经济效益实现显著优化。
        2.制定规范及合理化的功能配置
        由于当前SVG装置在运行过程中存在不规范控制、过度保护以及开关机总流程过于繁琐等诸多问题，因此必须要由安全性、规范性以及重要性等角度入手，对具体功能做层级划分处理。各个功能权限和优先级需要依据层级划分情况进行对应设置。另外，在SVG的功能设置方面也应当把风电场的自身因素和电网实际需求进行结合考虑，从而避免由于单侧因素引起全局性问题。
        3.构建性能指标具体标准，在投用之前开展专业检测与验收
        除了上述功能配置意外，在对SVG的性能进行评价时同样也需要构建与完善相关的规范以及标准。需要按照风电场中并网技术的标准和电网当前需求发展趋势，分析并构建科学且合理的评价体系。除此之外，按照性能评价体系，还需要对SVG投用之前进行的检测工作进行进一步规范，同时在完成安装和调试之后还需要对设备整体性能做综合验证，通过这种方式来降低安装调试以及设备自身质量对于装置可靠运行造成的影响，最大程度提升设备运行效率和水平。
        结束语：
        SVG技术对于无功补偿这一领域而言，有着极为重要的作用，它在该领域中发挥着主导作用，其是现阶段该领域中最为顶尖且复杂的技术。虽然SVG技术已经在风电场中实现了大规模应用，但是它在实际使用过程中仍旧存在诸多问题，例如不合理的容量配置以及不规范的功能设置等。为此通过风电场中机组无功补偿功能，实现SVG容量合理配置尤为关键。除此之外，有关人员还应当尽快制定并实施SVG的运行标准及要求，强化投用开始之前设备的检测与验收等工作，借此降低成本投入，增强风电场中SVG运行与送出等能力，进而使其综合效益得以提升。
        参考文献：
        [1]王锰.风电场并网升压站电压与无功调控策略研究[D].2016.
        [2]宋玉鸿,姜宏业.风电场并网运行安全管理的现状与改进措施[J].全文版:工程技术,2016(5):100-100.
        [3]唐成静,刘宝林.提高云南风电场SVG利用率研究[J].云南电力技术,2018,46(1):45-48.
        [4]唐一铭,顾文,范立新,徐泳淼,殷峰,刘亚南.风电场SVG测试方法研究与结果分析[J].高压电器,2015,51(06):15-19.
        [5]曹昆南,严玉廷,杨洋,等.含SVG的风电场自动电压控制分配方法.