摘要
随着我国风电行业的不断发展，大规模风电并网引发电力系统电压波动问题，需要通过补偿无功来维持电压稳定，传统手段是加装无功补偿装置，但是随着风电场并网容量增加，额外增加无功补偿设备和设备频繁动作造成的成本问题不容忽视，同时风电场本身具备电压调节能力，因此利用风电场的无功容量十分重要。风电场可提供无功功率的范围具有不确定性，导致在制定风电场无功电压控制策略时存在困难。因此评估风电场的置信无功容量区间，并考虑利用风电机组的无功潜力，制定相应的风电场无功电压控制策略具有重要意义。 本文分析了风电场的无功容量构成及容量大小，依据双馈风电场实时数据和预测数据评估出风电场无功支撑范围，并基于评估结果制定风电场参与电网调压的无功控制策略，主要工作如下: (1)通过双馈风机机侧变流器和网侧变流器的数学模型，分析了双馈风机的控制原理和内部功率流动关系，得到双馈风机的功率特性，并利用双馈风机参数绘制得到单机无功功率极限图，考虑到单台风机无功功率极限表达式复杂，在叠加多台不同运行状态下的风机无功功率极限时存在困难，研究了风电场无功功率极限图等效方法，并分析了等效方法的误差。 (2)分析双馈风机的功率特性，得到无功功率输出能力和风速之间的关系，考虑双馈风机出力的不确定性、风电场动态无功和离散无功补偿设备的协调配合以及风电场的潮流约束，提出基于实时数据和预测数据的风电场可信无功容量评估方法，并计算出风电场可以提供的置信无功容量区间。 (3)基于双馈风机单机和风电场无功能力的评估结果，为了同时达到减少风电场节点电压偏差、降低有功网损和充分利用风机无功潜力的控制目标，建立风电场无功优化模型，并利用粒子群算法求解得到结果，并将其控制效果与其它控制策略作对比，证明所提控制策略的有效性。
NETL