有載調(diào)壓變壓器(OLTC)不僅可以在有載情況下更改分接頭,而且調(diào)節(jié)范圍也較大,通常可有UN±3×2.5%或UN±4×2.0%,既有7個至9個分接頭可供選擇。因而有載調(diào)壓器OLTC是電力系統(tǒng)中重要的電壓調(diào)壓手段,在系統(tǒng)運(yùn)行中可以自動改變分接頭,調(diào)節(jié)其變比,以維持負(fù)荷區(qū)域內(nèi)的電壓水平。但變壓器不能作為無功電源,相反消耗電網(wǎng)中的無功功率,屬于無功負(fù)荷之一;變壓器分接頭(抽頭)的調(diào)整不但改變了變壓器各側(cè)的電壓狀況,同時也對變壓器各側(cè)的無功功率的分布產(chǎn)生影響。有文獻(xiàn)指出在某些情況下,OLTC按其升降邏輯改變分接頭時,非但沒有改善電壓條件,反而會使之更加惡化,甚至認(rèn)為是引起電壓崩潰的重要原因之一。因此,在風(fēng)電場并網(wǎng)運(yùn)行時需慎重考慮該設(shè)備的使用。
③靜止無功補(bǔ)償器
靜止無功補(bǔ)償器(Static Var Compensator,SVC)通常是由并聯(lián)電容器組(或濾波器)和一個可調(diào)節(jié)電感量的電感元件所組成。SVC與一般的并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置的區(qū)別是能夠跟蹤電網(wǎng)或負(fù)荷的無功波動,進(jìn)行無功的實(shí)時補(bǔ)償,從而維持電壓的穩(wěn)定。SVC是完全靜止的,但它的補(bǔ)償是動態(tài)的,即根據(jù)無功的需求或電壓的變化自動跟蹤補(bǔ)償。靜止無功補(bǔ)償系統(tǒng)都是無功部件(電容器和電抗器)產(chǎn)生無功功率,并且根據(jù)需要調(diào)節(jié)容性或感性電流。靜止補(bǔ)償器可以提高電壓穩(wěn)定極限值,而裝設(shè)在系統(tǒng)中部節(jié)點(diǎn)上的SVC有很好的作用,在技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較中往往成為優(yōu)選方案。有文獻(xiàn)將柔性交流輸電系統(tǒng)(FACTS)設(shè)備運(yùn)用到風(fēng)電場以提高其運(yùn)行的電壓穩(wěn)定性,說明了SVC在風(fēng)電場無功補(bǔ)償方面的優(yōu)良性能。
④靜止同步補(bǔ)償器(STATCOM)
靜止同步補(bǔ)償器(STATCOM)也稱為靜止無功發(fā)生器(Static Var Generator,SVG),其基本電路分為電壓型橋式電路和電流型橋式電路兩種類型。電壓型橋式電路,其直流側(cè)采用電容作為儲能元件,而交流側(cè)通過串聯(lián)電抗器并入電網(wǎng):電流型橋式電路,直流側(cè)采用電感作為儲能元件,而交流側(cè)并聯(lián)電容器后接入電網(wǎng)。實(shí)際上,由于運(yùn)行效率的原因,迄今投入使用的STATCOM大都采用電壓型橋式電路。STATCOM的基本工作原理是將橋式變流電路直接并聯(lián)或通過電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)上,適當(dāng)調(diào)節(jié)橋式變流電路交流側(cè)輸出電壓的相位和幅值或直接控制其交流側(cè)電流,使該電路吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流,從而實(shí)現(xiàn)動態(tài)無功補(bǔ)償?shù)哪康摹EcSVC相比,STATCOM具有5個優(yōu)點(diǎn):調(diào)節(jié)速度快、運(yùn)行范圍寬、調(diào)節(jié)范圍廣、元件容量小、諧波含量小。
最新進(jìn)展
隨著風(fēng)電技術(shù)、電力電子技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展,未來風(fēng)電場無功控制技術(shù)將以“閉環(huán)”控制為主,通過風(fēng)電機(jī)組、無功補(bǔ)償裝置以及電網(wǎng)的協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)對風(fēng)電場無功的有效控制。
在產(chǎn)品應(yīng)用方面,GE風(fēng)能已經(jīng)研發(fā)出一種閉環(huán)風(fēng)電場電壓控制,稱之為“動態(tài)無功控制”(WindVAR)。動態(tài)無功控制可以向電網(wǎng)提供無功并穩(wěn)定電壓。帶有動態(tài)無功控制的風(fēng)機(jī),電壓的控制和調(diào)節(jié)都是通過安裝于風(fēng)機(jī)上的電力電子裝置來實(shí)現(xiàn)進(jìn)行的。
歐洲相關(guān)電力公司和技術(shù)機(jī)構(gòu)、美國風(fēng)能協(xié)會(AWEA)等都制定了相關(guān)風(fēng)力發(fā)電導(dǎo)則和IEEE-1547(分布式電源與電力系統(tǒng)接入標(biāo)準(zhǔn)),包括了電壓穩(wěn)定控制/無功補(bǔ)償方面的內(nèi)容,要求確保風(fēng)電場母線電壓穩(wěn)定在一定范圍內(nèi),并保證電能質(zhì)量合格。
目前國內(nèi)即將出臺的風(fēng)電并網(wǎng)新國標(biāo)中,不僅要求風(fēng)電機(jī)組具有無功電壓調(diào)節(jié)能力,也要求具備低電壓穿越能力。新國標(biāo)的頒布將促進(jìn)風(fēng)電相關(guān)產(chǎn)業(yè)技術(shù)向更加電網(wǎng)友好型方向發(fā)展,實(shí)現(xiàn)對風(fēng)電更大規(guī)模的平穩(wěn)消納。