登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
风能具有随机性和间歇性特点,规模化的风电场一般位置偏远,处于电网的薄弱环节,随着风电并网容量不断增大,风电接入电网造成的电网电压不稳、线路损耗增加等问题日益突出。电能质量对电网稳定、电力设备安全运行以及工农业生产具有重大影响,其中,无功功率是影响电能质量的重要因素之一。风电无功补偿对提高并网电能质量、降低电网损耗、增强电网的运行稳定性和安全性具有极其重要的意义。
(来源:微信公众号“千尧科技” 作者:千尧科技)
无功补偿的定义及内涵
1、什么是无功补偿
无功补偿,也称无功功率补偿,在电力供电系统中起提高电网的功率因数的作用,通过另加无功补偿装置的方式,让无功负荷与无功补偿装置之间进行无功率交换而不再与电源进行无功功率交换,降低供电变压器及输送线路的损耗,提高供电效率,改善供电环境。
无功补偿的实现方式:把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路,能量在两种负荷之间相互交换,感性负荷所需的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。应用于风电场的无功补偿设备包括并联电容器组、静止无功补偿器(SVC)、静止同步无功补偿器(STATCOM)等。
图1风电场无功补偿设备
2、无功补偿相关概念
在三项交流电力系统中,一般存在有功功率、无功功率和视在功率三种功率形式。
有功功率(P):保持用电设备正常运行所需的电功率,即将电能直接转变为机械能、热能、光能、化学能、声能等能量形式的电功率。
无功功率(Q):用于电路内电场与磁场的转换,并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率,由于不对外做功,称为无功功率。无功功率不是无用功率,在能量转换过程中起着重要的媒介作用。
视在功率(S):有功功率和无功功率的融合(几何和),总功率包含有功功率和无功功率。
功率因数:有功功率与视在功率的比值,反映电源输出视在功率的有效利用程度。功率因数越大,电路中的无功功率越小,电能输送效能越高。
无功补偿的必要性和机理
1、风力发电运行特性分析
风的速度、方向变动具有随机性和间歇性,不同位置的风速和风向具有明显差异,因此,风电机组的电能输出也是随机变化的。风力发电出力的短周期变动显著,并且同一风电场内的风电机组出力变动不同步。所以,风力发电具有随机性(不稳定)、不受控的特点。
由于具有随机性和不受控性,风电大规模并网将会对电力系统造成母线电压越限、电网电压波动和闪变等问题。例如,当风电场退出运行时,系统可能因突然失去大量无功注入发生电压崩溃;切机引起的瞬时无功富余无法及时消化,可能导致系统电压失稳。当正常运行时,风力发电功率变化可能引起系统电压和频率波动,甚至导致系统失稳。
此外,谐波是风电并网引起的另一个电能质量问题。风电场的谐波电流大小与风速有关,与输出功率基本呈线性关系。大量谐波电流会对风电场及电网设备造成严重的谐波污染,增加电能损耗,加速设备老化,危害电网运行的安全稳定。
2、风电无功补偿需求特点
相比于传统的火力、水力发电,风力发电有其自身特点,使得其无功功率具有一些特有属性,具体如下:
风电机组需要从电网中吸收无功功率以建立风力发电机的励磁磁场,否则异步发电机不能发电。并且,风电机组的无功需求量随有功功率变化,采用传统并联电容器组进行无功补偿时,仍需从电网吸收部分无功功率。
风电场的无功功率变化在满发时会抬高风机出口电压,并网时会在瞬间较大幅度降低出口电压;风电机组移除时,若装有并联补偿电容,可能引起异步发电机的自激磁。
无风状态下,风电机组与电网保持连接,并且需要从系统中吸收无功功率。
风力发电设备长期并网,无论是否发电,变压器都要从系统中吸收一定无功功率,增加设备及线路的损耗。
3、风电无功补偿要求
为解决风电并网带来的电压及谐波问题,需要风电场有动态、宽幅可调的无功容量及消谐能力,以降低风力发电功率波动对电网电压的影响,提高系统的稳定性和安全性。
根据《国家电网公司风电场接入电网技术规定》,风电无功补偿的具体要求如下:
风电机组在不同输出功率运行时,功率因数变化范围应控制在-0.95~+0.95之间。同步发电机的功率因数控制在-0.95~+0.95,需要励磁装置有功率因素调节相关功能。
风电场无功功率的调节范围和响应速度应满足风电场并网点电压调节的要求,原则上风电场升压站高压侧功率因数按1.0配置,运行过程中可按-0.98~+0.98控制。
风电场的无功电源包括风力发电机组和无功补偿装置。首先应充分利用风力发电机组的无功容量及其调节能力,如果不能满足系统电压调节需要,则需要加装无功补偿装置。风电场无功补偿装置可采用分组投切的电容器或电抗器组,必要时采用可以连续调节的静止无功补偿器或其他更为先进的补偿装置。由于同步发电机能够提供一定的无功容量,风电场的无功补偿装置容量需要相应地减小,一般最好不要使用分组投切电容器,宜使用SVC和STATCOM。
4、风电无功补偿要点
风电场的无功补偿应针对所处电网的特性和结构进行配置,一般需要根据所在系统的实际情况进行计算分析,以使其与并网系统相适应、协调。风电无功补偿需要考虑的要点如下:
控制高压侧的电压在允许范围之内,使响应速度、调节步长满足风电机组的随机性以及功率快速变化条件,保证风电场的安全稳定运行。
采用包括电压及功率因数动态控制的补偿装置,其响应速度应达到秒级,静止无功补偿器可以考虑但不一定采用,风电场容量较大时最好不要采用分组投切的电容器。
正常运行情况下,如突然出现风力发电机瞬时整体退出运行,容性无功补偿设备应能随之立即退出,以避免风电场的并网电压超过限值。
如果风电场是分期建设的,而无功补偿设备需要一次建设,补偿容量最小值应当满足风电场的一期建设需要。
无功补偿设备同时包含感性和容性无功补偿时,自动控制策略需要考虑防止谐振。
无功补偿的技术发展及应用
1、无功补偿技术发展
经过20多年的发展,无功补偿技术不断创新、完善,目前已历经三个阶段。
图3 无功补偿技术发展阶段
第一代无功补偿设备:通过调节电容补偿,包括:1)固定补偿。电容器、电抗器和隔离开关组成;2)分组投切。利用真空开关分组自动投切的补偿装置。
第二代无功补偿设备:通过调节电压、电感补偿,包括:1)通过调压调容(VCQV/TSC)的方式进行无功补偿;2)通过调节电感(MCR/TCR)抵消容性无功的方式(SVC)进行无功补偿。
第三代无功补偿设备:动态无功补偿兼谐波治理,通过调节逆变器输出电压的幅值和相位,迅速吸收和发出感性和容性无功。
图4 常见无功补偿技术对比
SVG型动态无功补偿与谐波治理设备具有补偿能力强、谐波特性好、安全可靠性高、体积小、噪音低、损耗少等特点,是目前最先进的动态无功补偿技术。
2风电常用无功补偿方式
目前,常见的风电无功补偿方式主要有如下四种:
1、同步调相机无功补偿
早期风电场采用,由于损耗和噪声大,运维复杂,响应速度难以满足动态要求,目前较少采用。
2、静止无功补偿(SVC)
采用静止开关投切电容器或电抗器,使其具有吸收和发出无功电流的能力,提高电力系统的功率因数、稳定系统电压、抑制系统振荡等。
3、静止同步无功补偿(SVG)
采用半导体变流器来实现无功补偿。可通过不同的控制 ,使其发出无功功率,也可使其吸收无功功率。但控制复杂、维护量大、投资成本高,目前没有广泛用于风力发电的无功补偿。
4、并联电容器无功补偿(FC)
适于集中或分散就地安装,能较好满足就地无功补偿要求,个别电容器损坏不会影响整个设备运行,具有投资少、能耗低、控制简单、运维方便等特点。并联电容器补偿是通过电容器的投切实现的,呈阶梯性调节,调节不平滑,难以实现最佳补偿状态。
SVC、SVG能很好实现线形动态连续调节无功,其他补偿方式无法完成动态无功补偿。其中,SVC技术成熟,运行经验丰富,价格适中,是当前风电无功补偿的主要方向。目前,SVG价格昂贵,技术还不够成熟,但由于其性能优越,随着技术发展及电子元件价格下降,具有良好的市场前景。
3风电无功补偿技术发展趋势
近年来,新材料、新工艺、大数据、人工智能等技术快速发展,根据风电场控制系统对无功补偿的性能要求,风电无功补偿技术呈现如下发展趋势:
1、智能化
应用大数据、人工智能技术,预测电压、无功功率等,减少投切次数,降低设备损耗。
2、缩短响应时间
采用晶闸管进行投切和控制,加快响应速度。
3、不同类型补偿设备融合
可控串联电抗器与固定并联电容器配合使用,静止无功补偿器或发生器与并联电容联合使用,实现补偿装置整体无功功率连续调节。
4、控制更科学、合理
采用无功功率和电压综合判据确定电容器投切,保证电压在控制范围内,实现无功基本平衡。
结语
风电无功补偿是保障并网电能质量的必要技术措施,合理的补偿容量不但能够将风电场电压稳定在一定范围之内,而且可以提高风电场的输出功率因数,实时的无功补偿可降低发电功率波动对电网的冲击影响。能否快速、准确地检测、预报需要补偿的无功功率大小,是决定补偿效果的关键因素。动态无功补偿兼谐波治理设备具有全面优势,结合当前的新材料、大数据、人工智能、集成设计、先进控制等技术,能够实现实时、准确的动态补偿效果,必将在风电场的开发建设中发挥突出作用。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
4月22日,山东省能源局发布《关于2024年市场化并网项目名单的公示》。根据公示,此次并网项目名单共包含118个项目,总装机规模约为10.51GW。其中,光伏项目117个,约10.46GW,风电项目1个,项目规模50MW。全名单如下:关于2024年市场化并网项目名单的公示根据《关于开展2024年市场化并网项目申报工作的
2022年11月16日,电气风电海神平台半直驱机组EW8.5-230一键并网,刷新全球已吊装的最大风轮直径机组纪录。截至目前,该平台超100台机组批量运行1年有余,运行稳定,通过山能渤中B场址和国华渤中B2场址源源不断地向齐鲁大地输入绿色电力。在这一机组的优秀表现基础上,电气风电再造半直驱利器——海神平
当新能源95%的消纳红线被解除,并全然交由市场力量进行资源配置时,尽管市场可以发挥强大的驱动力,但也有可能催生一系列复杂的挑战与潜在的市场混乱现象。(来源:微信公众号“风电世界”)消纳红线作为衡量电力系统接纳和利用可再生能源能力的关键指标,在新能源领域起着至关重要的作用。针对“电网
4月7日,新疆发改委公布关于自治区2024年全额保障发电机组清单,其中包含6个风电项目,装机规模共计267.5MW。点击查看全名单:新疆2024年全额保障发电机组清单公示
3月23日,岱山1号海风项目首台风机顺利并网。这是华能清能分公司在舟山区域首个海风项目,它的并网,标志着华能在舟山区域发出了第一度新能源电。华能岱山1号海上风电场位于浙江省岱山县杭州湾海域,七姊八妹岛北侧,风电场总装机容量306MW,共安装36台单机容量7.5MW的风电机组,设置1座220kV海上升压
北极星风力发电网获悉,河北省发改委发布《关于公布2023年底已到期风电、光伏发电项目处置意见的通知》,涉及59个风光项目,总装机容量1043万千瓦。原文如下:有关市发展改革委,张家口市能源局,国网河北省电力有限公司、国网冀北电力有限公司:为进一步加强风电光伏发电项目管理,我委组织各市对2023
中广核新能源内蒙古赤峰翁牛特旗1000MW陆上风电项目接入系统报告编制服务招标公告
2月18日,山东省能源局发布《关于开展2024年市场化并网项目申报工作的通知》。《通知》指出,陆域光伏项目单体规模不超过30万千瓦;涉海光伏项目单体规模不超过20万千瓦,且用海申请已取得批准或已于2024年1月4日前获得受理。鲁北盐碱滩涂地风光储输一体化基地、海上光伏基地规划项目和新增陆上风电项
乌兰察布150万千瓦“风光火储氢一体化”大型风电光伏基地项目首台风机成功并网,标志着京能电力“两个转型”迈出崭新一步。乌兰察布150万千瓦“风光火储氢一体化”大型风电光伏基地项目作为京能电力新能源基地项目的“开山之作”,装机容量为1500兆瓦。项目共安装单机容量6.66兆瓦风电机组210台和6.76
近日,随着一座座高大挺拔的风电机组在山巅拨开云雾,徐徐转动,古交正沟200MW风电二期项目实现全容量并网发电,这是集团在“专业化”发展道路上结出的又一硕果。古交正沟200MW风电二期项目位于山西省古交市嘉乐泉乡,于2022年7月开工建设,总装机容量200MW,安装40台5.0MW风力发电机组,新建220kV升压
2月3日23时12分,华电乌江凉风垭100兆瓦风电项目第一台风机并网发电。该项目位于贵州省遵义市桐梓县境内,计划安装12台6.7兆瓦风力发电机组和4台5兆瓦风力发电机组,预计2024年全部机组并网发电。该项目建成投产后,将优化黔北地区电源结构,为桐梓县提供绿色清洁的能源保障。
1.1.6GW海上风电项目指标,这家整机商拿下!近日,温州市2024年第一季度重大项目集中签约活动举行,苍南5号海上风电项目参与此次集中签约。该项目由远景能源投资建设,装机容量80万千瓦,项目预计总投资104亿元。目前,远景能源共签约浙江温州苍南3号海上风电场、苍南5号海上风电场,规模总计160万千瓦
近日,北极星风力发电网了解到一起因为风电机组噪音和光影起因的纠纷,某村民反应,一台风电机组建在离自己居住的地方200米距离,白天噪音和光影影响,晚上噪音不断,干扰了正常生活,晚上无法入眠,举报后环保督察组等相关部门来调查时,风机就会发生转向,转速降低导致噪音也小了。对此该风电场业主
北极星风力发电网获悉,近日,青岛大村44兆瓦风电项目因擅自改变林地用途,被罚款122.1165万元。处罚书显示,接上级督办,青岛大村44兆瓦风电项目临时占用林地,共涉及大村镇西北龙古村、桃山村、林子村、前龙古村等17个村(占用林地10.3393公顷),期满后,该项目未在规定时间内恢复植被和林业生产条
2024年4月18日,中国建筑第二工程局有限公司总承包施工的昌吉国投奇台县180万千瓦风光氢储一体化项目一期480MW工程二标段18.7万千瓦风电项目风机吊装首吊顺利完成。项目顺利完成首段塔筒吊装作业,标志着国投奇台县180万千瓦风光氢储一体化项目一期480MW工程二标段项目风机吊装工程的顺利开展。本项目
4月16日上午,玉环2号海上风电项目海上升压站在振华重装顺利点火开工。华能(浙江)能源开发有限公司、中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司、广州华申建设工程管理有限公司、西安热工研究院有限公司、振华重装领导及项目组成员共同见证本次开工仪式。玉环2号海上风电项目位于浙江台州市玉环县海域
近日,美国内政部宣布批准一个商业规模的海上风电项目,预计将在马萨诸塞州海岸建造,建成后将为90多万户家庭提供绿色电力。自美国政府首次提出建设商业化海上风电场已过去二十多年,截至目前,美国仅在今年初投运了该国首座商业化海上风电场。尽管美国政府一再强调将助推海上风电产业发展,但高通胀和
1.东方风电中标400MW风电项目4月7日,东方风电成功中标酒钢玉门红柳泉二期400兆瓦风电项目,项目计划安装64台DEW-H6250-200半直驱型风力发电机组。酒钢玉门红柳泉二期400兆瓦风电项目隶属红柳泉风光储综合能源示范基地,位于甘肃省酒泉市玉门市,是国家首批大型风电光伏基地建设项目之一。项目建成后,
4月14日,国家能源集团海西公司大柴旦100万千瓦风光储项目30万千瓦风电工程临建工程开始施工,为风电基础主体工程顺利开工打下坚实基础。风电基础标临建工程包括施工单位项目部、材料场、加工区等总计约1.2万平方米和2000米升压站道路。为确保建设规划统一,海西公司协调设计单位统一出具场地坐标,会
一季度是全年争取投资工作和推进重大项目的关键时期。为依托项目建设扩大有效投资,开原市积极营造“大抓项目、抓大项目”的浓厚氛围,聚焦建设能源新镇定位目标,持续推进总投资14.3亿元的辽宁大唐国际开原庆云堡200MW风力发电工程项目复工。该项目今年计划投资8亿元,主要建设内容为安装40台5.0MW风
日前,大唐CZ3海上风电项目已顺利完成陆上集控中心第一个重要节点任务:第一罐混凝土成功浇筑,这也标志着项目陆上工程正式拉开基建序幕,海上装机施工正在进行,预计6月初开始吊装,一厂址60万千瓦确保今年年底投产发电。大唐儋州CZ3海上风电项目,是十四五期间,海南省第一批国家批复开工的海上风电
蒙古自治区能源局近日公布了4个市场化新能源项目清单,总计新能源规模102万千瓦,其中风电72万千瓦。详情如下:内蒙古自治区能源局关于实施乌兰察布中金数据低碳算力基地源网荷储一体化项目等4个市场化新能源项目的通知内能源新能字〔2024〕223号锡林郭勒盟能源局,包头市、乌兰察布市发展改革委,内蒙
将能源发展重心转向可再生能源,是全球为减少对化石燃料依赖和将全球温升限制在1.5℃所做的主要努力。欧盟(EU)的可再生能源进展由欧盟委员会(EuropeanCommission)于2023年修订的“可再生能源指令”(RenewableEnergyDirective)推动,它将欧盟2030年的约束性可再生能源目标从之前的32%提高到至少42
北极星风力发电网获悉,4月19日,中国可再生能源学会风能专业委员会(CWEA)公布了2023年中国风电吊装统计数据。2023年,全国(除港、澳、台地区外)新增装机14187台,容量7937万千瓦,同比增长59.3%。其中,海上风电新增装机容量718.3万千瓦,占全部新增装机容量的9%。截至2023年底,累计装机超过19.5
近日,欧盟宣布依据《外国补贴条例》(FSR),对西班牙、希腊、法国、罗马尼亚和保加利亚五个国家的中国风电机组供应商开展调查。在此之前,欧洲媒体不断报道欧盟高级别官员以及欧盟多个成员国官员针对中国风电装备的各种言论,以倾销与不公平竞争等为借口抵制中国产品,不惜破坏自由贸易规则,从政治
近日,美国内政部宣布批准一个商业规模的海上风电项目,预计将在马萨诸塞州海岸建造,建成后将为90多万户家庭提供绿色电力。自美国政府首次提出建设商业化海上风电场已过去二十多年,截至目前,美国仅在今年初投运了该国首座商业化海上风电场。尽管美国政府一再强调将助推海上风电产业发展,但高通胀和
2024年4月16日,阿布扎比:2023年,全球新增风电装机容量达到创纪录的117GW,是有史以来最好的一年。尽管政治和宏观经济环境动荡,但风电行业正在进入一个加速增长的新时代,这体现在历史性的COP28通过了到2030年将可再生能源增加两倍的目标。《全球风能报告2024》强调了全球风能增长的态势:2023年总
聚链协同低碳赋能关于召开“第四届海上风电创新发展大会”的通知全球能源转型加速背景下,发展壮大海上风电产业已成为我国践行“双碳”目标,保障能源安全、推动经济低碳转型、实现海洋强国的重要路径。截止2023年底,我国海上风电累计装机3729万千瓦,稳居全球第一,随着各沿海地域利好政策不断出台,
4月1日,内蒙古日报发布文章《乌兰察布探索新能源与传统产业绿色耦合发展新路》。《文章》显示,乌兰察布市是内蒙古最大的铁合金产业集聚地和全国最大的铁合金生产地级市。2023年,全市铁合金总产量954万吨,占全区铁合金总产量的71.7%、占全国的27%,铁合金产业在全市工业经济发展中发挥着举足轻重的
近期,rsted开发的924MWSunriseWind海上风电项目、莱茵集团(RWE)投建的1000MWThor海上风电场接连获得当地政府批准。国外大型海上风电项目接连获准,再加上英国大幅提高海上风电电价,为全球海上风电发展加速提供了信心。北极星风力发电网自外网获悉,近日,总装机1000MW的Thor海上风电场可研报告和环
最近,上海公布《上海市2024年度海上风电项目竞争配置工作方案》,开始为4个总容量430万千瓦的深远海风电项目,竞配开发企业。这次上海拿出的开发规模,对于一个直辖市而言可以说是巨量的。在某种程度上,这代表地方政府正跃跃欲试,甚至迫不及待加快开发深远海风电脚步。从国家层面,也正在加快推进深
在设备环节利润遭受严重挤压的背景下,拓展风电运维技改业务已经成为企业利润增长的最优选。2024年3月14日,由北极星电力网、北极星风力发电网主办的第三届风电运维技改大会在北京盛大召开,会议以“新形势·新技术·新价值”为主题,围绕运维技改市场的政策、市场、技术、项目经济性及解决方案进行探
随着海上风电走向大容量、深远海,海缆也朝着长距离、高电压、柔直输电发展,智能化技术应用日益深入,材料国产化积极推进,“出海”有望加速。海底电缆约占海上风电项目投资的10%左右,作为海上风电机组向陆地输送电能的唯一通道,被形象地称为风电场的“动脉”。随着海上风电向着大容量、深远海演进
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!