STATCOM技术在风电场中的应用

黄老师

为了保持高效的输电和配电，需要控制系统中无功功率的平衡。无功供应不足会导致高的电网损耗、设备过负荷、无法接受的电压等级、电压不稳定甚至供电中断。ABB公司提供了一系列全面的无功补偿产品和专门的解决方案，以应对这些挑战。解决方案之一就是PCS 6000 STATCOM，该产品被证明对英国风力发电场来说是一个可靠、强大而高效的补充。
关键词  STATCOM；无功补偿；风电场
中图分类号：TU74    文献标识码：A　　文章编号：
0  引言
　　风电作为一种新型无污染的可再生能源，具有较成熟的技术、优越的经济性和巨大的市场潜力。然而，随着风电场的装机容量越来越大，它已不再是小规模的、单一的分布式发电机组。它对所连接网络的影响越来越大，不能再被忽视。因此电力运营商制订了详细的电网技术规范，对风电场并网做出了严格的规定。该规范包括动态无功补偿，连续的电压控制和故障穿越能力等方面的要求。目前常用风力发电机的设计不能满足电网技术规范要求。使用这些风机的风电场如要并网，则需要安装额外的设备，如STATCOM、SVC等。STATCOM与SVC相比具有更优越的运行特性，更灵活的适用范围，欠压条件下无功调节能力更强的优点，同时谐波含量和占地面积都大大减小。目前ABB公司已设计数个STATCOM装置并成功应用于风电场。
1  STATCOM的解决方案
1.1  STATCOM原理
　　STATCOM的基本原理是一个通过电感连接到电网上的电压源型换流器（VSC），无功功率可以通过调节VSC的电压幅值来改变。
　　目前，实际应用的大容量STATCOM基本上都采用电压源型换流器(voltage source converter，VSC)，下面以基于VSC的STATCOM来说明其工作原理。STATCOM的主电路包括作为储能元件的电容和基于电力电子器件的VSC，变换器通过连接电抗（或变压器）接入系统。理想情况下（忽略线路阻抗和STATCOM的损耗），可以将STATCOM的输出等效成“可控”电压源UI*，系统视为理想电压源US*，两者相位一致，当UI>US 时，从系统流向STATCOM的电流相位超前系统电压90°，STATCOM工作于“容性”区，输出感性无功：反之，当UI