如何保证风电系统稳定运行？

在电网发生较大的故障如三相短路故障时，直驱式永磁发电机由于受到全功率变流器的保护，受电网故障的影响较小。但是如果风电机组在故障情况下仍然工作在恒功率因数状态，便不能够给系统提供有效的无功支持，减小电压跌落的趋势。而且，由于故障线路的切除将导致海上风电场大量的有功功率无法完全送出，大量的能量仅仅通过发电机侧变流器而不能通过电网侧变流器。因此这部分能量积聚在直流母线处，导致全功率变频器的直流母线电压急剧上升。当超过电压保护限值时，为了保护全功率变流器，不得不将海上风电场内所有风电机组退网运行，进一步增大了系统的有功缺额，对系统故障后电压和频率的恢复都是十分不利的，严重的情况下将直接影响到风电场的运行及电网的安全。针对这个问题，分别对交流和直流两种输电方案来研究风电机组暂态电压稳定性的改善方法。

（1）交流输送方式可考虑利用无功补偿装置改善暂态电压稳定性。目前国内风电场通常采用无功补偿方式，也就是在风电机组出口安装并联电容器组来保证系统电压稳定。由于并联电容器补偿通过电容器组的投切实现，调节特性呈阶梯形，补偿效果受限于电容器组数及每组容量，响应速度慢，不能对无功进行平滑调节。为此电力系统中常用静止无功补偿器（Static Var Compensator，SVC）、静止同步补偿器（Static Synchronous Compensator，STATCOM）等动态无功补偿设备来改善电网暂态稳定性。

（2）直流输送方式可考虑利用附加直流电压控制模块改善暂态电压稳定性。在电网发生故障导致电压跌落时，海上风电场的运行方式不能保持最大功率输出方式，而要转变控制方式为电网提供一定的无功支持，使得电网的电压能尽可能地恢复到额定电压。全功率变流器的发电机侧变流器和电网侧变流器分别独立控制，电网侧变流器采取定直流电压以及最大功率跟踪的控制方式，发电机侧变流器采取恒定交流电压控制和最大功率跟踪控制策略。为了解决上述问题，可考虑引入直流电压控制模块。(www.xing528.com)

在稳定运行状态下，最大功率跟踪模块工作，发电机侧变流器控制能够最有效率地传输永磁电机输出的有功功率。当电网发生故障的时候，发电机侧变流器的首要任务变成了帮助电网进行电压恢复，因此控制方式改为恒定交流电压控制和恒定直流电压控制策略，发电机侧变流器和电网侧变流器协同控制使得传输的有功功率减少，传输的无功功率增加，既提高了电力系统的电压暂态稳定性，又保护了海上风电场全功率变流器。这种工作方式持续到直流母线电压基本恢复到其额定值，发电机侧变流器重新恢复到恒定交流电压控制和最大功率跟踪控制策略。恒定交流电压控制和恒定直流电压控制策略的引入有利于风电机组的暂态电压稳定。