摘要 摘 要: 简单说明风电场无功功率控制的重要性，对无功功率分配模块做了详细的分析研究，阐述无功功率分配算法的原理，在无功极限修正模块的基础上，通过裕度分配算法确定每台正
摘 要: 简单说明风电场无功功率控制的重要性，对无功功率分配模块做了详细的分析研究，阐述无功功率分配算法的原理，在无功极限修正模块的基础上，通过裕度分配算法确定每台正常运行的风力发电机组的功率因数角来进行无功功率控制，现场应用情况证明，该策略基本解决了无功补偿的问题，能够准确、平稳地调节风机的无功功率。
关键词: 无功功率; 控制; 算法
1 模块概述
无功功率分配模块主要负责 2 个部分的功能: ①对风力发电场的平均功率因数设定值进行计算。②分配风场总设定值给每台无功功率控制使能的风力发电机组，待风机调整运行状态输出期望无功功率值[2，4]。这样可以保证每台风力发电机组的功率因数相等，从而避免某些机组出现无功功率超限以及有功、无功功率输出不协调等问题。
2 设计流程无功功率控制模块中主要分为 4 大部分: 无功功率设定值修正模块、输出无功功率斜率限制模块、无功极限或功率因素极限修正模块、无功功率分配模块，主要流程图如图 1 所示。
2. 1 设定值修正模块该模块是考虑到风电场中风力发电机组实际情况，风力发电机组可能会不正确地响应无功功率设定值，此时，需要修正风电场的无功功率设定值，使风力发电场无功功率能够达到预期目标，主要设计流程如图 2 所示。
2. 2 斜率限制模块该模块作为可选择性的模块，选择后对风力发电场输出无功功率的变化率进行限制，限制流程如下: 1) 判断在 1 个周期 T 内，风力发电场无功功率输出的变化率是否在斜率限值内，K 为每 10 min 的斜率限值，如公式所示: | K| ≥ | Qtarget - Q0 | T × 10 2) 若能满足1，则无功功率期望值就为风场无功功率预设值，即 Qref = Qtarget ; 若不能，则重新计算设定值，使风场在该周期里按照给定斜率限值 K 变到重新设定的无功功率输出，如公式所示:Qref = Q0 + T × | K| 10 Q0 < Qtarget Q0 - T × | K| 10 { Q0≥Qtarget式中: Qtarget为调度下发的无功功率期望值，Q0 为当前的无功功率输出值，Qref为无功功率预设值。
3 无功功率控制应用效果
在宁夏太阳山风电场运行的功率管理软件自投运以来，稳定运行。该功率管理软件由东方自控公司自主研发。风电场测试从 2016 年 5 月 28 日—2016 年 6 月 10 日，分别测试了宁夏太阳山二期的 1 台、5 台、10 台风力发电机组有功以及 31 台风机的无功，测试结果表明，有功功率和无功功率的平均控制误差分别为 2% 和 3% 左右。由此可见，该功率控制软件能够很好地控制风机的有功功率和无功功率，且运行效果良好。
通过测试观察，受控风机为 1 ～ 33 ( 22、26 号标杆风机除外) 号风机，一定时间段内，多次频繁地修改风电场的无功调度功率，同时跟踪观察风电场的实时无功功率，其测试效果图如图 5 所示。
图中横轴为时间轴，起始时间为 0，单位为 s。纵轴为功率值，单位为 kW。图 5 中第一条曲线为无功实时曲线，第二条曲线为无功调度曲线，第三条曲线为最大无功功率曲线。可以看出:
经功率控制软件无功控制后，无功实时曲线基本逼近与无功调度曲线; 无功实时功率与无功调度曲线基本相符。
整个风场的无功实时功率能够较迅速、较准确地跟随无功调度值，现场观察发现，在改变无功调度值后 10 ～ 20 s 的时间内，全部无功受控使能风机的无功功率总值基本与无功调度值逼近。且功率控制软件控制风机台数越多，风电场的有功功率和无功功率误差相对较小。
4 结语
本文提出的无功功率分配算法，在无功极限修正模块的基础上，通过裕度分配算法确定每台正常运行的风力发电机组的功率因数角来进行无功功率控制，通过现场的应用情况证明，该策略基本解决了无功补偿的问题，能够准确、平稳地调节风机的无功功率。
参考文献:
[1] 靳龙章，丁毓山. 电网无功补偿实用技术[M]. 北京: 中国水利水电出版社，1997.
[2] 王猗，柳焯. 电力系统紧急无功补偿调控模式[J]. 电力系统自动化，2000( 15) : 45 - 47.
《风电场无功功率控制算法及应用》来源：《技术与市场》，作者：董华莉。
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