1.1 工程概况
华能山西东马坊风电场三期项目通过35kV/110kV主变压器接入110kV母线并网,风机逆变器通过箱式变压器接入35kV母线。由于风力发电的不稳定性,国家相关规定要求场站高压侧并网点电压应可控,场站内应配备动态无功补偿设备用以控制系统电压,该项目SVG实际装置如图1.1所示,工程于2016年投运。
图1.1 华能东马坊项目SVG设备照片
1.2 技术方案
此项目采用系统电压集中治理方式,在35kV母线下配备SVG设备,SVG设备可根据设定的电压指令实时动态控制系统电压,电压指令由AVC控制系统远程下发至SVG控制器。
SVG设备实时检测110kV侧母线电压,以接收到的AVC指令作为电压控制目标进行闭环控制。
1.2.1 SVG设备信息
SVG额定电压:36.75 kV (根据实际母线额定电压设计)
SVG额定容量:±16 Mvar (根据风场装机容量的20% ~ 40%配置)
SVG连接方式:星接
1.2.2 SVG主电路拓扑结构
主电路拓扑结构如图1.2所示,SVG模块级联后通过连接电抗器直挂于35kV母线。
1.3 应用效果
图1.2中所示分别为电压指令设定值(该指令由AVC系统给定)、系统实际电压以及SVG输出的无功功率。
图1.2 系统电压控制曲线
据中央电视台报道,2018年12月25日13时21分,随着第57号风机的成功并网,国家电投大丰H3海上风电项目72台风机顺利实现全容量投产并网。标志着我国离岸最远的海上风电场正式投入运营;标志着该项目顺利实现全容量并网,创下了电力行业内同等规模海上风电项目建设及投运在当年开工、当年建成、当年收益的三项纪录。也为我国在深海领域发展大容量、大规模海上风电积累了宝贵经验。
当前大规模风电场由数百台甚至数千台风电机组组成,它们类型多样(双馈风电机组、鼠笼式风电机组、直驱风电机组等),控制参数各异,而且运行方式各不相同。风电场大多地处偏远地区,远离负荷中心,其并网点短路比(SCR)随着风电机组并网数量的增加而降低,形成弱交流系统。同时,大规模风电场常采用高压直流输电(HVDC)技术或串联补偿技术实现远距离外送。相关研究表明,当风电场并入弱交流系统、含串联补偿系统,以及HVDC系统时,均可能发生次同步振荡。
福建省华安水电厂电力发展公司35kV金山2#变电站10kV母线接有裕兴Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ路4条馈线,供华易鑫铁厂负荷,其中裕兴Ⅰ、Ⅱ路分别供两台容量为8000kVA电弧炉,裕兴Ⅲ路供一台容量为4000kVA精炼炉,裕兴Ⅳ路供一台容量630kVA动力变及5000kVA无功补偿装置。正常生产时,两台电弧炉和精炼炉会同时生产。
因为电弧炉工作时会产生很大无功冲击,会使电网公共母线上产生较大的无功变动,且会产生不规则的低次谐波,对离此负荷较近的水力发电厂设备产生较大影响。现场反馈电弧炉工作时,水力发电机组的有功功率波动达6MW~7MW,有功功率的快速波动可能导致机组振动,对机组的长期稳定运行有着极大危害。