可变频茂名干式变压器在风电并网中的应用

　　倪林/硕士研究生风电并网电压稳定性低电压穿越风力发电是目前发展最为成熟、经济效益最好的新能源技术。21世纪以来，为应对能源危机和资源短缺，我国的风力发电迅速发展，已经规划了七大千万千瓦级的风电基地，同时，海上风电的发展也在不断加快。截至2010年底，我国风电装机容量已经超过4000万kW，预计2011年及以后的年均新增装机容量在1000万kW左右。然而，随着风电在电网中的比例不断增加，风电与电网之间的相互影响日益凸显，风电场的并网运行存在着诸多问题。例如，吉林西部共40万kW的风电机组均不具备低电压穿越能力，已经多次发生因小的电网故障造成方圆200km范围内的40万kW风电机组同时全部切除的情况。由于风电机组的抗干扰能力不强，某些电气化铁路附近的风电场在电气化机车经过时，曾发生风电场内风电机组大部分甚至全部切除的现象。同时，国内某些新建成的风电场还存在部分风机无法并网的现象。

　　国内外专家学者已对风电并网方式及风电接入对系统的影响开展了广泛而深入的研究。分析了风电接入对系统稳定性的影响，包括对暂态稳定和电压稳定的影响。分析了大规模风电接入引起的电能质量问题，比如电压波动与闪变。将柔性输电应用到风电的并网中，并与交流接入方式做了比较。分析了风电并网后的电网电压和功率，并将STATCOM应用到风电场中以提高低电压穿越能力。分析了大规模风电通过长距离线路输送到电网产生的各种影响。目前我国风电并网接入主要存在两方面的问题：是电源结构的不尽合理和电网建设的相对滞后，由于地理条件和环境因素，我国的风能资源大都分布在远离负荷中心的偏远地区，这些地区的电网结构大多比较薄弱；二是风电机组本身性能的问题，由于目前缺乏风电机组的入网认证和并网运行检测评价体系，大部分风电机组的功率曲线、电能质量、有功和无功调节性能以及低电压穿越能力等没有经过严格规范的入网检测和认证。针对风电并网的难题，目前的解决方案主要从两方面考虑：是从风电机组本身出发，提高风电机组的性能，这主要取决于风电机组设备的制造技术；二是从并网方式出发，寻求新的技术手段和设备，目前研究较多的是柔性输电（VSC-HVDC），但是其结构复杂，控制技术难度大，国内目前仍处于试验研究阶段。近些年来，基于可变频茂名干式变压器（VFT）的异步电网互联技术为解决风电并网问题提供了一种新的选择。

　　本文进行了基于VFT的风电并网仿真，用个电动机作为转矩控制驱动系统来控制转子转动，定、转子上功率Ps、的正方向如图中箭头方向所示，驱动电FCL机功率Pd的正方向为流入旋转电动机的方向。由于风电场的功率是实时变化的，因此通过VFT的转矩控制系统可以实时对传输功率进行跟踪和调整。VFT传输功率的数学模型如下，其详细的数学模型见