風力發(fā)電并網運行的無功管理作者簡介

Hortensia Amaris博士是馬德里卡洛斯三世大學的教授和新能源系統(tǒng)電能質量研究小組的帶頭人。她的研究領域是可再生能源并網尤其是風力發(fā)電并網技術。她在這些研究領域內建樹頗多并具有豐富的國際合作經驗。她是數(shù)個國內和國際委員會的會員，是國際電工技術委員會IEC TC 88/MT 21“并網風力發(fā)電機電能質量特性測量與評估”專委會的西班牙代表，也是可再生能源系統(tǒng)與電能質量不同研究機構指導委員會的代表。她在卡洛斯三世大學電氣、電子與自動化系承擔了數(shù)門風電場無功功率管理的研究生課程。

Monica Alonso博士是馬德里卡洛斯三世大學電氣工程系的副教授。她的研究領域是風能和電動汽車等分布式能源的電力系統(tǒng)優(yōu)化。她在風力發(fā)電預測和可再生能源并網方面做了大量的工作，在各種相關的期刊、會議發(fā)表了論文并出版了專著。她在馬德里卡洛斯三世大學承擔了數(shù)門電氣工程專業(yè)本科生的電力系統(tǒng)分析課程。

Carlos Alvarez Ortega博士是馬德里卡洛斯三世大學電氣工程系的副教授。他的研究領域是風力發(fā)電系統(tǒng)的電氣和電子技術。他也參與了數(shù)個國際合作項目。

大量風力發(fā)電接入電力系統(tǒng)會帶來電壓穩(wěn)定性方面的問題，如何更好地解決這個問題近年來已經成為電力系統(tǒng)無功功率規(guī)劃管理所必須要考慮的事情。本書在介紹各國電網運行規(guī)范、各種無功功率補償設備以及風力發(fā)電機的基礎上，重點介紹了風力發(fā)電并網運行情況下的無功功率規(guī)劃管理控制策略及其相關的電壓穩(wěn)定性問題，最后分析了有大量風力發(fā)電接入電力系統(tǒng)后無功功率優(yōu)化管理所帶來的效益。本書既有傳統(tǒng)無功功率補償方法的介紹，也有風力發(fā)電并網運行后無功功率優(yōu)化管理的新型控制策略分析。因此，本書非常適合于從事電氣工程、新能源發(fā)電并網運行方向研究的工程師、研究生及高年級本科生閱讀。

前言

第1章 引言

第2章 柔性交流輸電系統(tǒng)裝置

第3章 風力發(fā)電機

第4章 無功功率的優(yōu)化

第5章 風電并網電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性

第6章 無功功率管理

附錄 2100433B

第一章 總則

1．1目的和意義

農村電網（以下簡稱“農網”）電壓無功管理是縣級供電企業(yè)（以下簡稱“縣公司”）生產管理的重點內容之一，提高電壓質量、保持無功電力平衡是保證電網穩(wěn)定、可靠、經濟運行的重要方法?！皟筛囊煌瑑r”以來，農電管理體制發(fā)生了重大變化，電網建設也得到了飛速發(fā)展，農網電壓質量水平和調控能力有了明顯提高，但電壓無功規(guī)范化管理工作相對滯后。近年來，隨著 “一強三優(yōu)”現(xiàn)代化公司建設進程的加快，“兩個轉變”的大力推進，“三新”農電發(fā)展戰(zhàn)略的深入實施，縣供電企業(yè)管理及農村電網進入了新的發(fā)展時期。在新的時期下，精益化管理、標準化建設顯得尤為重要，原來的電壓無功管理方法已不能適應農電體制和電網發(fā)展的需要。因此，必須制訂一套健全的、適應當前農電體制和電網特點的電壓無功管理程序及工作標準，來規(guī)范和指導電壓無功管理工作。

1．2 制訂依據

國家電網公司《電力系統(tǒng)電壓質量和無功電力管理規(guī)定》

國家電網公司《關于印發(fā)國家電網公司農村電網電壓無功和供電可靠性管理辦法的通知》（農[2003]293號）文件

國家電網公司《關于建設一流縣供電企業(yè)考核管理工作的有關規(guī)定》（農發(fā)[2003]5號）文件

國家電網公司《縣供電企業(yè)電能損耗規(guī)范化管理標準（試行）的通知》（農管[2006]16號）文件

國家電網公司《110kV及以下縣級電網無功優(yōu)化補償技術規(guī)范和典型應用模式》修改意見的通知（農安函[2006]31號）

國家電網公司關于印發(fā)《國家電網公司農網供電可靠率和供電電壓合格率指標考核辦法》的通知（農安[2006]55號）

國家電網公司《關于加強農網電壓質量和無功電力管理工作的指導意見 》（農安[2007]44號）

國家電網公司《關于加強農網“兩率”管理提高供電質量的通知》（農安[2008]17號）

《河南省電力公司縣供電企業(yè)組織機構設置指導意見》

《河南省農網無功電壓小指標管理辦法（試行）》（豫電農〔2005〕1037號）

國家電網公司《國家電網公司電力系統(tǒng)無功補償技術原則》

《電壓監(jiān)測儀訂貨技術條件》DL 500-1992

《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》GB 50052-95

《電力系統(tǒng)電壓和無功電力技術導則（試行）》（SD325-1989）

《電能質量、供電電壓允許偏差》（GB/T12325-2003）

《電能質量、公用電網諧波》（GB/T14549-1993）

《電能質量、三相電壓允許不平衡度》（GB/T15543-1995）

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作者依據現(xiàn)行有關無功補償和電壓管理的規(guī)程規(guī)范，在吸納專家的經典理論、學術觀點以及新科研成果的基礎上，重新梳理了多年來從事電網無功電壓運行管理工作的實踐經驗，幾易其稿編寫成《電網無功控制與無功補償》。|　 《電網無功控制與無功補償》全面、系統(tǒng)、詳盡地闡述了無功控制、無功補償、電壓調整、電壓穩(wěn)定、無功優(yōu)化、AVC、SVC、FACTS技術等專業(yè)知識，共分七章，主要內容包括無功功率控制、電壓調整、電網無功優(yōu)化、電網自動電壓控制系統(tǒng)、電壓穩(wěn)定性、傳統(tǒng)的無功補償裝置和柔性輸電技術在電網無功控制中的應用。|　 《電網無功控制與無功補償》可供從事電網規(guī)劃、設計、調度、運行及供電生產技術管理工作的技術人員和管理人員使用，也可供相關專業(yè)高等院校師生參考。|

無功功率是交流同步電網中最重要的因素之一，它與電網的供電能力、電能質量、網絡損耗、安全穩(wěn)定運行水平等密切相關。電網中多數(shù)元件需要消耗無功功率，大多數(shù)用戶負荷也需要消耗無功功率，這些無功功率必須從網絡中的某個地方獲得，而無功功率傳輸又有諸多的限制條件，這就引出了無功平衡與無功補償?shù)膯栴}。在電網中完全不傳輸無功功率實際上是不可能的，除非在同一電網、同一電壓等級的節(jié)點上無功功率的產生與需要量相等。因此，經?？梢砸姷皆谕浑娋W的配電網絡中使用并聯(lián)電容器進行容性補償，而在輸電網絡中又使用并聯(lián)電抗器進行感性補償，以實現(xiàn)無功功率分層、分區(qū)就地平衡?？刂茻o功功率是保證供電質量的基本方法。為保證電網各樞紐點和用戶側電壓在一定的范圍內變化，需要對這些節(jié)點的電壓進行適當?shù)目刂疲ㄟ^對輸電網絡中無功功率的控制，既可實現(xiàn)輸電網絡功率損耗最小，又可實現(xiàn)傳輸容量最大的目標。另外，從實質上看，交流網絡輸電中的電壓穩(wěn)定問題及電壓崩潰問題還是無功功率控制問題。由于在交流同步電網中無功功率控制如此重要，因而無功功率控制與無功功率補償是本書討論的主要問題。無功功率優(yōu)化是電網無功功率控制的理想方式，它是通過合理調節(jié)變壓器的分接頭及投切無功補償設備，達到保持系統(tǒng)電壓水平、促進無功功率合理流動進而減小系統(tǒng)有功功率損耗的目標。預定目標綜合最佳的優(yōu)化問題，屬于多約束非線性組合優(yōu)化范疇。近幾年來，國內外對電網無功優(yōu)化的研究已經非常深入和廣泛，已提出的無功優(yōu)化求解方法有二次規(guī)劃法、動態(tài)規(guī)劃法、內點法、靈敏度法和單純形法，這些算法由于多數(shù)將離散變量作為連續(xù)變量處理，使求解時陷入局部最優(yōu)且時間過長。目前，利用遺傳算法求解非線性優(yōu)化問題較為成功，但仍然存在收斂速度慢、交叉和變異概率低等問題。本書對上述問題進行了較為詳細的論述。隨著電網的不斷發(fā)展，電網結構日趨復雜，無功調節(jié)手段數(shù)目多，相互影響大。這些因素導致電網電壓/無功功率優(yōu)化控制問題的規(guī)模越來越大，傳統(tǒng)的電壓/無功功率優(yōu)化控制方法已不能滿足電力系統(tǒng)實際運行的需求。有必要在繼續(xù)增加本地無功資源、提高電壓控制能力的同時，建設自動電壓控制系統(tǒng)，以完善對電網無功電壓分布的綜合決策、調度和管理，優(yōu)化調度現(xiàn)有的無功電壓調控資源，提高系統(tǒng)滿足電能質量、電網安全和經濟運行等要求的能力，減輕運行人員工作量。而自動電壓/無功功率控制系統(tǒng)（Automatic Voltage Control,AVC）是利用電網實時運行數(shù)據，從整個系統(tǒng)角度科學決策出最佳的無功電壓調整方案，自動下發(fā)各個子站裝置，以電壓安全和優(yōu)質為約束，以系統(tǒng)經濟性運行為目標，采用連續(xù)閉環(huán)進行電壓的實時優(yōu)化控制，解決了無功電壓協(xié)調控制方案的在線生成、實時下發(fā)、閉環(huán)自動控制等一整套分析、決策、控制、實時追蹤的問題。AVC能夠有效地克服電網無功電壓控制中存在的不足，解決電網當前和未來面臨的電壓控制問題。隨著電力領域新技術的發(fā)展，電力系統(tǒng)的無功功率控制技術得到了進一步豐富和提高。利用普通晶閘管相角控制的柔性輸電技術，對電網有功功率、無功功率進行快速、靈活調節(jié)的技術已經發(fā)展了幾十年且已經成熟，國外應用早且較為廣泛。近些年來，國內在220 kV、500 kV和750 kV交/直流輸電工程中重點推廣應用了串聯(lián)補償、可控串聯(lián)補償、靜止無功補償和可控電抗等輸電新技術，以不斷提高我國電網輸電能力和安全可靠性。本書由劉建英、張帆老師任主編，王飛和孟建平任副主編。本書項目一由王飛編寫，項目二、項目七由劉建英編寫，項目三、項目四由張帆編寫，項目五、項目六由孟建平編寫，林兆明參與編寫部分章節(jié)，同時，感謝李娜及陳利平對本書的審稿工作。由于編者水平有限，書中不當之處在所難免，敬請廣大讀者指正。