當前大規(guī)模風電場由數(shù)百臺甚至數(shù)千臺風電機組組成,它們類型多樣(雙饋風電機組、鼠籠式風電機組、直驅風電機組等),控制參數(shù)各異,而且運行方式各不相同。風電場大多地處偏遠地區(qū),遠離負荷中心,其并網(wǎng)點短路比(SCR)隨著風電機組并網(wǎng)數(shù)量的增加而降低,形成弱交流系統(tǒng)。同時,大規(guī)模風電場常采用高壓直流輸電(HVDC)技術或串聯(lián)補償技術實現(xiàn)遠距離外送。相關研究表明,當風電場并入弱交流系統(tǒng)、含串聯(lián)補償系統(tǒng),以及HVDC系統(tǒng)時,均可能發(fā)生次同步振蕩。
當前大規(guī)模風電場由數(shù)百臺甚至數(shù)千臺風電機組組成,它們類型多樣(雙饋風電機組、鼠籠式風電機組、直驅風電機組等),控制參數(shù)各異,而且運行方式各不相同。風電場大多地處偏遠地區(qū),遠離負荷中心,其并網(wǎng)點短路比(SCR)隨著風電機組并網(wǎng)數(shù)量的增加而降低,形成弱交流系統(tǒng)。同時,大規(guī)模風電場常采用高壓直流輸電(HVDC)技術或串聯(lián)補償技術實現(xiàn)遠距離外送。相關研究表明,當風電場并入弱交流系統(tǒng)、含串聯(lián)補償系統(tǒng),以及HVDC系統(tǒng)時,均可能發(fā)生次同步振蕩。
2009年10月,美國德州發(fā)生電網(wǎng)故障導致某雙饋風電場經(jīng)過含75%串聯(lián)補償?shù)木€路并入電網(wǎng),引發(fā)了20 Hz左右的次同步振蕩現(xiàn)象,系統(tǒng)電壓振蕩幅值超過2.0 pu,造成風電機組脫網(wǎng)及crowbar電路損壞。2011年以來,我國華北地區(qū)也多次出現(xiàn)以雙饋風電機組為主的風電場經(jīng)串補線路送出時的次同步振蕩問題。國內(nèi)某柔性直流輸電示范工程調(diào)試過程中,記錄過雙饋風電場接入基于模塊化多電平換流器的柔性直流(MMC-HVDC)系統(tǒng)時曾出現(xiàn)的振蕩頻率約為30Hz的次同步振蕩現(xiàn)象,導致柔直系統(tǒng)停運。
新疆哈密三塘湖地區(qū)為大規(guī)模風機集中并網(wǎng)并通過長距離交流送出,屬于典型的弱交流系統(tǒng),該地區(qū)共有兩座220kV風電匯集站,分別為天電麻黃溝西風電匯集站和龍源麻黃溝東風電匯集站,兩個220kV風電匯集站共用一段220kV輸電線路,經(jīng)由山北變電站接入750kV哈密變電站
2014年以來,隨著哈密三塘湖區(qū)域內(nèi)風電場陸續(xù)并網(wǎng),出現(xiàn)了不同程度的次同步振蕩現(xiàn)象,經(jīng)過現(xiàn)場測試發(fā)現(xiàn)其振蕩頻率不固定,隨機分布于20Hz~50Hz之間,而且這種電壓、電流的振蕩還具有較快的發(fā)散速度,其振蕩時的電壓波形如圖2所示。
圖2為現(xiàn)場在線監(jiān)測到的35kV母線線電壓實時波形和有效值曲線,由圖可見,系統(tǒng)電壓在39秒時刻由穩(wěn)定狀態(tài)快速進入到了振蕩狀態(tài),系統(tǒng)電壓有效值表現(xiàn)為上下波動的曲線,波動幅度達到6.2kV。
針對現(xiàn)場存在次同步振蕩現(xiàn)象,榮信公司以天山電力三塘湖風電場220kV主變下原有的兩套SVG為試點,在既有SVG設備基礎上,在不影響原有SVG主控制策略(恒電壓)、不增加硬件部件或設備的前提下,采用附加控制策略的方式對次同步振蕩進行抑制。
項目現(xiàn)場實測的次同步振蕩抑制功能的投入與退出時,系統(tǒng)電壓電流有效值曲線如圖4所示,圖5為抑制功能投入時的系統(tǒng)電壓、系統(tǒng)電流及SVG電流瞬時值波形。
從圖中可以看出,31s 時SVG退出抑制功能,系統(tǒng)電壓逐漸發(fā)散,而在51s 時投入抑制功能,系統(tǒng)電壓逐漸穩(wěn)定。這也充分顯示了次同步振蕩抑制功能的有效性。
1. 新能源場站應用案例-風電 項目名稱:華能山西東馬坊風電場SVG項目 應用分類:風電場 項目要求:控制風電場110kV側母線電壓
據(jù)中央電視臺報道,2018年12月25日13時21分,隨著第57號風機的成功并網(wǎng),國家電投大豐H3海上風電項目72臺風機順利實現(xiàn)全容量投產(chǎn)并網(wǎng)。標志著我國離岸最遠的海上風電場正式投入運營;標志著該項目順利實現(xiàn)全容量并網(wǎng),創(chuàng)下了電力行業(yè)內(nèi)同等規(guī)模海上風電項目建設及投運在當年開工、當年建成、當年收益的三項紀錄。也為我國在深海領域發(fā)展大容量、大規(guī)模海上風電積累了寶貴經(jīng)驗。
福建省華安水電廠電力發(fā)展公司35kV金山2#變電站10kV母線接有裕興Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ路4條饋線,供華易鑫鐵廠負荷,其中裕興Ⅰ、Ⅱ路分別供兩臺容量為8000kVA電弧爐,裕興Ⅲ路供一臺容量為4000kVA精煉爐,裕興Ⅳ路供一臺容量630kVA動力變及5000kVA無功補償裝置。正常生產(chǎn)時,兩臺電弧爐和精煉爐會同時生產(chǎn)。
因為電弧爐工作時會產(chǎn)生很大無功沖擊,會使電網(wǎng)公共母線上產(chǎn)生較大的無功變動,且會產(chǎn)生不規(guī)則的低次諧波,對離此負荷較近的水力發(fā)電廠設備產(chǎn)生較大影響?,F(xiàn)場反饋電弧爐工作時,水力發(fā)電機組的有功功率波動達6MW~7MW,有功功率的快速波動可能導致機組振動,對機組的長期穩(wěn)定運行有著極大危害。