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直驱风机风电场与交流电网相互作用
发表时间：2018-11-07 10:04 | 点击率：
近年来，国内许多地区的直驱风机风电场在附近电网 没有串补的情况下出现了持续的次同步频率范围的功率振 荡。为深入研究该问题，该文建立典型直驱风机风电场接入 交流电网的等值系统模型，风机通过电磁暂态仿真、阻抗模型和 小信号分析研究次同步振荡产生的机理；分析接入交流电网 强弱、风机出力、并网风机台数、风机控制参数及动态无功 补偿设备对振荡特性的影响；结果表明，多台直驱风机通过 弱交流系统并网时会出现次同步振荡模态，直驱风机在该振 荡模态频率上表现为“具有小值负电阻的容性阻抗”，与交 流电网的电感构成谐振回路，并因负电阻效应而导致危险的 功率振荡现象。最后，讨论了这种次同步振荡问题的潜在危 害及其防范措施。自 1970 年 Mohave 事件以来，大型汽轮发电机 组与电网元件(如固定串补、可控串补)及控制设备 (如快速励磁、HVDC 控制)相互作用引发的次同步 谐振(subsynchronous resonance，SSR)或次同步振荡 (subsynchronous oscillation，SSO)已经得到广泛 研究，相应的分析与控制方法臻于成熟，并在实际 工程中得到了成功应用。
21 世纪以来，以风电、光 伏为代表的新型可再生能源发电技术的快速兴起和广泛应用，特别是风电装机容量的稳步上升， 给电力系统的运行与控制带来新的挑战。大规模风 电场与电网系统之间相互作用引起的新型次同步 谐振/振荡问题[4]即是重大挑战之一。 大型风电场一般包括数十乃至数千台风机，它 们不仅类型多样，而且控制参数各异。从与电网 的接口来看，既有传统的纯交流并网， 也有通过全功率电力电子变流器接入(4 型)，还有 两者的混合(3 型)。此外，为提高风电机组的运行 性能，还在风场广泛采用各种类型的动态无功补偿 设备，如静止无功补偿器(static var compensator， SVC)、静止无功发生器(static var generator，SVG) 等。因此，风电场与电网的相互作用机理通常非常 复杂，且彼此间特性相差较大。目前，对风电相关 的次同步振荡研究主要集中在两方面，即早期的风 机轴系扭振与串补电网之间引起次同步谐振的风 险，以及 2009 年美国德克萨斯州风场次同步振荡 事件以后引起广泛关注的双馈风机辐射式接入串 补电网引起的次同步控制相互作用(subsynchronous control interaction，SSCI)现象。
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