安撫電壓突變“情緒”，讓風電不再“靠天吃飯”

       “未進行高低電壓穿越技術改造前，電網電壓一旦過壓，就會報故障，影響輸電。”2月6日，在河北省圍場滿族蒙古族自治縣東潤風電場，場長王傳業(yè)看著外面呼呼刮著的4級大風，終于不再揪心。他說，改造后風電機組具備高電壓穿越的能力，確保在復雜電網環(huán)境中也能穩(wěn)定運行。

　　給王傳業(yè)吃下“定心丸”的是中國民航大學科技園孵化企業(yè)——天津航大世達航空技術有限公司（以下簡稱航大世達）的“高電壓穿越技術改進、技術測試及風機建模”項目，該項目在2022年北京冬奧會時曾成功應用于張北縣耿家地風電場，如今已解決了更多電場風電“靠天吃飯”的難題。

　　提升風電高電壓穿越能力

　　2022年，北京冬奧會圓滿舉行，并首次實現奧運歷史上全部場館的綠色電力供應。2020年6月，張北柔直工程投入運行，實現張家口地區(qū)上百家風電場、數千家光伏電站成功“上網”，為冬奧會提供清潔能源，位于張北縣的耿家地風電場便是其中之一。

　　此時一個難題擺在了大家面前。由于風力的不穩(wěn)定性，風電機組經常面臨電壓突變的考驗，導致風電場風機整體解列，電網電壓波動，從而影響電網的穩(wěn)定運行，嚴重時甚至會導致風電機組停止運行。

　　“當電網電壓發(fā)生故障驟升時，如果不加以控制，可能會造成變流器和風電機組的損壞，同時也可能對電網產生功率沖擊，造成電力系統的暫態(tài)不穩(wěn)定，嚴重時可能導致局部甚至系統癱瘓。”航大世達技術總工馮林威介紹，并網型風力發(fā)電機組的故障穿越能力十分重要。當電網故障或者擾動引起風電場并網點的電壓升高時，風電機組能夠不間斷的并網運行，在必要的時候還需要對電網提供無功功率的支撐，完成電網電壓驟升到恢復正常過程的故障穿越。

　　為此，耿家地風電場經過調研，選定航大世達作為技術開發(fā)單位，承擔風電場的技術改進，為風電機組加裝保護裝置，確保設備滿足國標。

　　推廣至國內其他風電場應用

　　為確保項目高質量交付，立項后，航大世達技術團隊立刻前往張北縣，在風電場駐場3個月，從設備技術改進和性能驗證兩方面開展工作。

　　第一步就是根據技改方案進行風電場設備的改進，升級變流器的Crowbar組件、4U控制器程序及主控程序，從而實現機組的高電壓穿越功能，使老舊機組具備高電壓穿越的能力，確保機組在復雜電網環(huán)境中的運行穩(wěn)定性。

　　“實際運行的風電場中，很多因素可能導致電網電壓的驟升。”馮林威舉例，比如單相對地故障、 風電場負載的突然切除、大的電容補償器的投入等。直驅風電變流器的網側直接與電網相連，當電網電壓驟升時，電網側功率無法送出，功率由電網側流入變流器，導致直流母線電壓快速升高，變流器故障停機，嚴重情況下可能因為過電壓毀壞功率器件。在完成電網電壓驟升到恢復正常過程的故障穿越之后，有功功率和直流母線電壓由于電網電動勢不平衡會造成波動，但是現有技術中并沒有有效地防止此類波動的措施。因此風電變流器具備高電壓穿越功能是保證風電機組穩(wěn)定運行的必要措施。

　　完成硬件設備的改進后，技術團隊又進一步對改進后的性能進行驗證。“我們把核心控制器通過電纜與仿真機連接，由上位機運行自主搭建的1.5MW雙饋變流器模型，進行半實物仿真并采集高電壓穿越過程中的各項波形數據。”馮林威介紹，然后再將采集到的數據與電力系統全數字仿真裝置（ADPSS）建模仿真數據進行比對，同時與現場實際高壓穿越測試數據進行比對。根據國標要求，建模數據應與現場實測數據相吻合，以驗證現場測試的準確性。

　　經過3個月的駐場研發(fā)和實測驗證，公司在中國民航大學電子信息與自動化學院科研團隊的支持下，圓滿完成了技改項目，風電機組各項技術指標均符合冬奧會電網保障要求，在冬奧會正式開始前機組全部投入正常運行。

　　據悉，“高電壓穿越技術改進、技術測試及風機建模”項目已得到中國合格評定國家認可委員會（CNAS）高電壓穿越能力驗證，正在推廣至國內其他風電場應用。

　　“作為中航大科技園孵化企業(yè)，公司將在現有技術基礎上大力發(fā)展儲能技術，深耕風電技術保障領域，努力成為新能源產業(yè)鏈的重要一環(huán)。”馮林威表示，公司還將加大力度與中國民航大學開展技術對接，在機場光伏應用、新能源電力儲備等領域開展技術推廣，服務民航新能源替代，助力中國民航綠色可持續(xù)發(fā)展。