1.1 工程概況
華能山西東馬坊風(fēng)電場三期項目通過35kV/110kV主變壓器接入110kV母線并網(wǎng),風(fēng)機逆變器通過箱式變壓器接入35kV母線。由于風(fēng)力發(fā)電的不穩(wěn)定性,國家相關(guān)規(guī)定要求場站高壓側(cè)并網(wǎng)點電壓應(yīng)可控,場站內(nèi)應(yīng)配備動態(tài)無功補償設(shè)備用以控制系統(tǒng)電壓,該項目SVG實際裝置如圖1.1所示,工程于2016年投運。
圖1.1 華能東馬坊項目SVG設(shè)備照片
1.2 技術(shù)方案
此項目采用系統(tǒng)電壓集中治理方式,在35kV母線下配備SVG設(shè)備,SVG設(shè)備可根據(jù)設(shè)定的電壓指令實時動態(tài)控制系統(tǒng)電壓,電壓指令由AVC控制系統(tǒng)遠程下發(fā)至SVG控制器。
SVG設(shè)備實時檢測110kV側(cè)母線電壓,以接收到的AVC指令作為電壓控制目標進行閉環(huán)控制。
1.2.1 SVG設(shè)備信息
SVG額定電壓:36.75 kV (根據(jù)實際母線額定電壓設(shè)計)
SVG額定容量:±16 Mvar (根據(jù)風(fēng)場裝機容量的20% ~ 40%配置)
SVG連接方式:星接
1.2.2 SVG主電路拓撲結(jié)構(gòu)
主電路拓撲結(jié)構(gòu)如圖1.2所示,SVG模塊級聯(lián)后通過連接電抗器直掛于35kV母線。
1.3 應(yīng)用效果
圖1.2中所示分別為電壓指令設(shè)定值(該指令由AVC系統(tǒng)給定)、系統(tǒng)實際電壓以及SVG輸出的無功功率。
圖1.2 系統(tǒng)電壓控制曲線
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(fēng)機的成功并網(wǎng),國家電投大豐H3海上風(fēng)電項目72臺風(fēng)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(fēng)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(fēng)電項目建設(shè)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(lǐng)域發(fā)展大容量、大規(guī)模海上風(fēng)電積累了寶貴經(jīng)驗。
當前大規(guī)模風(fēng)電場由數(shù)百臺甚至數(shù)千臺風(fēng)電機組組成,它們類型多樣(雙饋風(fēng)電機組、鼠籠式風(fēng)電機組、直驅(qū)風(fēng)電機組等),控制參數(shù)各異,而且運行方式各不相同。風(fēng)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(fēng)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(fēng)電場常采用高壓直流輸電(HVDC)技術(shù)或串聯(lián)補償技術(shù)實現(xiàn)遠距離外送。相關(guān)研究表明,當風(fēng)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。
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(shè)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(dǎo)致機組振動,對機組的長期穩(wěn)定運行有著極大危害。