在新能源滲透率不斷提高的具有背景下，風(fēng)力發(fā)電憑借著無污染、可再生、裝機(jī)靈活、運(yùn)維成本低等優(yōu)點(diǎn)，迅速在可再生能源發(fā)電領(lǐng)域占據(jù)重要位置。然而，我國(guó)風(fēng)電集中并網(wǎng)地區(qū)往往具有電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱、就地負(fù)荷小、并網(wǎng)點(diǎn)缺乏無功支撐等特點(diǎn)，易受風(fēng)電功率時(shí)變性和強(qiáng)波動(dòng)性的影響，容易出現(xiàn)并網(wǎng)地區(qū)電壓不平衡問題，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致大量風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)，威脅電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

　　

　　根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T15543要求，電力系統(tǒng)中風(fēng)電匯集系統(tǒng)匯集母線的電壓不平衡度長(zhǎng)時(shí)間不超過2%，短時(shí)間不超過4%，因此，明確風(fēng)電機(jī)組之間、風(fēng)電機(jī)組與電網(wǎng)之間的相互作用對(duì)分析匯集母線電壓不平衡的產(chǎn)生機(jī)理、找出電壓不平衡的主導(dǎo)影響因素具有重要意義。

　　

　　相較于傳統(tǒng)的發(fā)生在低電壓等級(jí)的配電網(wǎng)電壓三相不平衡，風(fēng)電匯集地區(qū)的三相電壓不平衡主要發(fā)生在包括高壓線路的風(fēng)電匯集和送出系統(tǒng)，呈現(xiàn)時(shí)空多樣性和變化特性，與風(fēng)電場(chǎng)空間分布、風(fēng)電出力等有強(qiáng)相關(guān)性。目前已有相關(guān)文獻(xiàn)針對(duì)風(fēng)電匯集系統(tǒng)電壓不平衡產(chǎn)生機(jī)理及影響因素展開研究。然而，相關(guān)文獻(xiàn)均將研究重點(diǎn)聚焦在輸電線路參數(shù)、輸電線路換位方式及負(fù)載參數(shù)等網(wǎng)側(cè)因素，未分析風(fēng)速、風(fēng)電機(jī)組臺(tái)數(shù)、風(fēng)電場(chǎng)空間分布等源側(cè)因素對(duì)電壓不平衡的影響。

　　

　　風(fēng)電機(jī)組作為源側(cè)結(jié)構(gòu)的主要組成部分，其模型的精確建立是研究匯集母線電壓不平衡機(jī)理分析的基礎(chǔ)，其中，在三相不平衡背景下，基頻負(fù)序阻抗模型尤為重要。在相關(guān)文獻(xiàn)中，各學(xué)者分別建立了DFIG動(dòng)態(tài)模型，逆變器的諧波導(dǎo)納、阻抗模型，以及不平衡工況下風(fēng)電機(jī)組的優(yōu)化控制策略，均未進(jìn)行詳細(xì)的風(fēng)電機(jī)組基頻負(fù)序阻抗建模。

　　

　　目前風(fēng)電匯集系統(tǒng)電壓不平衡問題雖然得到了一定的關(guān)注，但研究主要集中于線路、負(fù)荷等網(wǎng)側(cè)因素對(duì)電壓不平衡的影響，以及不平衡工況下風(fēng)電機(jī)組的優(yōu)化控制策略研究，對(duì)源側(cè)因素尤其是風(fēng)電機(jī)組自身的控制參數(shù)、出力情況、空間分布等對(duì)電壓不平衡的影響關(guān)注較少，未能明確大規(guī)模風(fēng)電匯集地區(qū)的三相電壓不平衡機(jī)理。

　　

　　為了分析風(fēng)電匯集系統(tǒng)電壓不平衡產(chǎn)生機(jī)理，新能源電力系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（華北電力大學(xué)）、國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司電力科學(xué)研究院的劉其輝、逄思敏、吳林林、劉輝、徐曼，在2022年第21期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》上撰文，以我國(guó)華北某風(fēng)電匯集電網(wǎng)為研究對(duì)象，建立了計(jì)及網(wǎng)側(cè)變流器（GSC）、機(jī)側(cè)變流器（RSC）及鎖相環(huán)（PLL）控制環(huán)節(jié)的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)（DFIG）的基頻負(fù)序阻抗模型，并由單機(jī)模型推廣至風(fēng)電場(chǎng)集群基頻負(fù)序阻抗模型；然后，基于實(shí)際風(fēng)電匯集系統(tǒng)，構(gòu)建風(fēng)電匯集地區(qū)負(fù)序等效電路，剖析風(fēng)電匯集地區(qū)電壓不平衡機(jī)理，分析源、網(wǎng)側(cè)主要因素對(duì)匯集母線電壓不平衡的影響規(guī)律，在一定程度上填補(bǔ)了從源側(cè)因素出發(fā)分析電壓不平衡機(jī)理的研究缺口。

　　

　　研究人員經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，增大DFIG的RSC電流控制環(huán)比例參數(shù)Krp，減小風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行風(fēng)速，減少風(fēng)電機(jī)組臺(tái)數(shù)及減小系統(tǒng)的等值電抗值均會(huì)加劇匯集母線的電壓不平衡度，而改變匯集母線之間的輸電線路長(zhǎng)度對(duì)不同匯集母線電壓不平衡度的影響不同。

　　

　　他們基于我國(guó)華北地區(qū)某典型風(fēng)電匯集電網(wǎng)開展研究，得出的三相電壓不平衡規(guī)律、影響因素等結(jié)論，對(duì)于研究其他高比例風(fēng)電接入電網(wǎng)的三相不平衡問題具有一定的普適性參考價(jià)值。所提出的基于基頻負(fù)序阻抗模型的分析方法，可為新能源接入電網(wǎng)的電能質(zhì)量分析和治理提供理論基礎(chǔ)。

　　

　　本文編自2022年第21期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》，論文標(biāo)題為“大規(guī)模風(fēng)電匯集系統(tǒng)電壓不平衡機(jī)理、因素及影響規(guī)律”。本課題得到國(guó)家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目的支持。