【学术】面向集电系统电压调节的风电场无功电压控制策略

　　2011年我国（不含港、澳、台）新增风电装机容量17.63GW，累计装机容量62.36GW，继续保持全球风电装机容量第一的地位。至2011年年底，中国有30个省、市、自治区（不含港、澳、台）有了自己的风电场，风电累计装机超过1GW的省份超过10个，其中超过2GW的省份9个。到2015年，风电装机将达到100GW[1]。
　　随着风电装机容量在电力系统中的占比越来越大，风电波动性给电网安全运行带来了新挑战[2,3]。
　　为降低风电接入对电网造成的不利影响，电网制定若干风电并网导则，其中要求风电场配置无功控制系统使之能够参与电网无功调节[4]，改善并网点电压水平。
　　风电机组脱网事件分析[5-7]表明：电网电压跌落扰动容易诱发机组脱网，尤其是重载工况下，轻微电压跌落如跌落0.1(pu)都可诱发机组脱网[8]。而大规模风电场中，风能分布的时空差异性导致风电机组运行状态分散，如某49.5MW（58×850kW）风电场，机组间端电压的最大偏差达0.07(pu)[9]，接近可诱发机组脱网的电压跌落幅度。因此，降低风电机组端电压差异，提高风电场整体电压水平是提高风电机组/场联网运行安全性的重要途径。
　　双馈感应风电机组具有一定的无功调控能力。但由于机组往往以单位功率因数运行，机组无功调控潜能未被利用，并且由于风能的低功率密度特性，大部分时间风电机组均处于轻载状态，风电机组无功调控潜能很大。
　　目前国内外学者针对风电机组参与风电场无功调控开展了大量研究。文献[10]提出了一种降低永磁直驱风电机组有功出力来增加其无功出力的风电场无功电压控制策略，其中各机组无功输出按其有功输出占比来分摊。