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内容简介

　　风电场无功补偿和电压控制是风电并网中保持风电场电压稳定的重要手段之一，应用极其广泛。本书在论述风力发电的发展趋势、基本原理、主流机型及并网运行的基础上，讨论了风力发电的有功、无功和电压特性及风电场的电压稳定，重点讨论了风电场无功补偿方式及其方案设计、电压控制技术和低电压穿越技术，论述了海上风电的发展趋势及其输电方式。

目　　录

第1章　绪论
1.1　风力发电的发展
1.1.1　世界风力发电的发展
1.1.2　中国风力发电的发展
1.1.3　风力发电的发展趋势
1.2　风力发电的基本原理
1.2.1　风力机的工作原理
1.2.2　风力发电机组的构成
1.3　风电机组的主流机型
1.3.1　发电机的运行原理
1.3.2　大型风电机组主流机型
1.4　风电场的并网运行
1.4.1　风电场的概念和特点
1.4.2　风电场接入电网的方式

第1章　绪论 
1.1　风力发电的发展 
1.1.1　世界风力发电的发展 
1.1.2　中国风力发电的发展 
1.1.3　风力发电的发展趋势 
1.2　风力发电的基本原理 
1.2.1　风力机的工作原理 
1.2.2　风力发电机组的构成 
1.3　风电机组的主流机型 
1.3.1　发电机的运行原理 
1.3.2　大型风电机组主流机型 
1.4　风电场的并网运行 
1.4.1　风电场的概念和特点 
1.4.2　风电场接入电网的方式 
第2章　风电的有功、无功和电压特性 
2.1　风电场的有功出力 
2.1.1　风速的变化和分布 
2.1.2　风电机组的输出功率波动 
2.1.3　风电场的集群功率输出 
2.1.4　风电场有功功率的统计规律 
2.2　风电场的无功功率 
2.2.1　风电机组的无功功率 
2.2.2　变压器吸收的无功功率 
2.2.3　输电线路的无功功率 
2.2.4　风电场的无功功率特性 
2.3　功率流动与线路压降 
2.3.1　线路输送功率与电压降 
2.3.2　不同电压等级的线路电压降 
2.4　风电场的电压特性 
2.4.1　有功出力变化对电压的影响 
2.4.2　无功功率对电压的影响 
第3章　风电场电压稳定研究 
3.1　电压稳定的概念和机理 
3.2　风电场的静态电压稳定问题分析 
3.2.1　静态电压稳定性分析 
3.2.2　潮流计算中不同风电机组模型 
3.3　风电场的暂态电压稳定问题分析 
3.3.1　恒速风电机组暂态电压稳定 
3.3.2　变速风电机组暂态电压稳定 
第4章　风电场无功补偿及方案设计 
4.1　风电场无功调节的需求和原则 
4.1.1　风电场无功调节的需求 
4.1.2　相关的标准和规定 
4.1.3　风电场无功调节的原则 
4.2　风电机组的无功功率调节 
4.2.1　直接并网的鼠笼式异步发电机 
4.2.2　恒频变速双馈发电机 
4.2.3　直驱永磁同步发电机 
4.3　常见的无功补偿设备 
4.3.1　并联电容器／电抗器 
4.3.2　静止无功补偿器(svc) 
4.3.3　静止同步补偿器(statcom) 
4.3.4　各种补偿装置的比较 
4.4　风电场无功补偿方案设计 
4.4.1　无功补偿方式的选择 
4.4.2　无功补偿容量的确定 
第5章　风电场电压控制研究 
5.1　电网的电压控制要求 
5.2　并网风电系统的电压稳定改善措施 
5.2.1　风电送出线路安装串联补偿设备 
5.2.2　可控高压电抗器 
5 .2.3　在风电场安装svc或statcom 
5.2.4　桨距角控制 
5.2.5　变速电机变频器控制措施 
5.2.6　切除风电机组 
5.3　风电场综合电压控制技术及系统 
5.3.1　无功电压自动控制系统建设的必要条件 
5.3.2　风电场综合自动电压控制系统的结构 
第6章 风电场低电压穿越技术 
6.1　低电压穿越的概念和意义 
6.1.1　低电压穿越的概念 
6.1.2　风电场具备低电压穿越能力的必要性 
6.1.3　不同电网对低电压穿越的要求 
6.2　风电机组低电压穿越的原理 
6.2.1　鼠笼式异步风电机组的低电压穿越 
6.2.2　双馈感应式风电机组的低电压穿越 
6.2.3　永磁同步风电机组的低电压穿越 
6.3　风电场低电压穿越的规定与认证 
6.3.1　国外有关风电场低电压穿越的技术规定 
6.3.2　我国有关风电场低电压穿越的技术规定 
6.4　风电场低电压穿越的实现措施 
6.4.1　动态无功支持 
6.4.2　风电场有功功率控制 
6.4.3　其他先进技术对风电场的作用 
第7章　海上风电输电方式 
7.1　海上风电场现状及其发展趋势 
7.1.1　海上风力发电的发展现状 
7.1.2　海上风电的发展趋势 
7.2　海上风电场输电方式 
7.2.1　ac输电方式 
7.2.2　vsc－hvdc输电方式 
7.2.3　传统hvdc输电方式 
参考文献

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前　　言

丛　书　序自工业革命以来，人类活动对传统能源的大规模利用已造成严重环境问题，在能源问题上必须寻找新的出路，需要开发多种可持续的清洁环保的能源并加以利用，建立相应的新能源供应体系，以减少污染排放，实现社会的可持续发展。因此，绿色环保、节能减排已成为全社会各行各业的发展方向。电力电子技术的精髓是能源的高效率利用和提升生产效率，它在工业、能源、交通、信息、国防、教育等重要领域有着举足轻重的作用。如果把计算机比做人的大脑，电力电子就可以看做是肌肉，它是连接信息与制造业的纽带，是实现信息化制造的支撑科技。同时，电力电子技术也是发展智能电网、新能源和节能减排的核心技术，已被列入国家科技发展计划。在此背景下，由中国电源学会、电子工业出版社共同发起，组织成立了“新能源电能变换与控制技术丛书”编委会，旨在建立一个相关领域专家学者交流学习的平台，及时将适合的理论、技术、科研成果等著为图书并出版。丛书的定位为具有一定广度和研究深度的科技专著，主题围绕新能源应用与电能变换及相关控制技术的结合，介绍具体设计或应用，内容以研究过程、结果和应用实例为主；读者对象为相关专业工程技术人员、科研人员及高等院校师生。丛书内容目前包括风力发电、光伏发电、燃料电池、半导体照明、分布式逆变电源系统、微电网等多个方向，并将根据相关技术的发展不断推陈出新；丛书主要作者均为长期从事相关领域高校教学及科研工作、在业内颇具影响力的学者。相信这套丛书的出版，将对新能源电能变换与控制技术的发展和传播起到促进作用，为我国新能源产业的发展贡献一份力量。浙江大学　徐德鸿前言风力发电技术日趋成熟，已经成为重要的新能源发电方式。随着风电并网比例的增大，风电场的无功和电压问题日益受到风电企业和电网公司的关注和重视。在风力发电技术领域，无功补偿与电压控制是保证风电健康发展的重要技术内容，无功补偿和电压控制技术也是相关领域的从业人员都应当了解的基本知识。本书主要讲述风电场的有功、无功和电压特性，主要讨论无功补偿的类型和补偿方案及电压稳定性和电压控制。全书共分为７章，涵盖风力发电的发展与趋势，风电并网运行，有功与无功、电压特性和稳定性，无功补偿和方案设计，电压控制技术，低电压穿越技术，海上风电等。即将展现在您面前的这本《风电场无功补偿与电压控制》，在广泛调研、广泛收集素材的基础上，结合各位作者的教学和实践经验，精心编制，可为风力发电领域的相关从业人员的培训及自学提供参考。本书第１、２、４、６章主要由朱永强组织编写，第３、５章主要由迟永宁组织编写，第７章主要由李琰组织编写。参加本书编写工作的还有王腾飞、高领军、王文山、申惠琪、刘艳章、齐琳、王真、王跃锋、张梅、魏林君、刘超、张占奎、王治宇、段春明、付春鹏等。另外，在本书的编写过程中，还得到了中国电力科学研究院新能源研究所王伟胜所长、朱凌志博士，南方电网科学研究院丁泽俊同志，华北电力大学张旭、刘燕华等老师的支持和帮助，在此一并表示衷心的感谢。本书得到“北京市优秀人才培养资助项目（ＰＹＺＺ０９０４２３００１０１６）”资助。风电场无功补偿与电压控制技术既传统又新颖，作为无功补偿技术和电压控制技术在风力发电中的新应用还有许多地方需要改进研究。由于作者水平和精力有限，书中存在错误和不足之处在所难免，敬请广大读者加以批评指正。编著者

丛　书　序
自工业革命以来，人类活动对传统能源的大规模利用已造成严重环境问题，在能源问题上必须寻找新的出路，需要开发多种可持续的清洁环保的能源并加以利用，建立相应的新能源供应体系，以减少污染排放，实现社会的可持续发展。因此，绿色环保、节能减排已成为全社会各行各业的发展方向。
电力电子技术的精髓是能源的高效率利用和提升生产效率，它在工业、能源、交通、信息、国防、教育等重要领域有着举足轻重的作用。如果把计算机比做人的大脑，电力电子就可以看做是肌肉，它是连接信息与制造业的纽带，是实现信息化制造的支撑科技。同时，电力电子技术也是发展智能电网、新能源和节能减排的核心技术，已被列入国家科技发展计划。
在此背景下，由中国电源学会、电子工业出版社共同发起，组织成立了“新能源电能变换与控制技术丛书”编委会，旨在建立一个相关领域专家学者交流学习的平台，及时将适合的理论、技术、科研成果等著为图书并出版。丛书的定位为具有一定广度和研究深度的科技专著，主题围绕新能源应用与电能变换及相关控制技术的结合，介绍具体设计或应用，内容以研究过程、结果和应用实例为主；读者对象为相关专业工程技术人员、科研人员及高等院校师生。
丛书内容目前包括风力发电、光伏发电、燃料电池、半导体照明、分布式逆变电源系统、微电网等多个方向，并将根据相关技术的发展不断推陈出新；丛书主要作者均为长期从事相关领域高校教学及科研工作、在业内颇具影响力的学者。相信这套丛书的出版，将对新能源电能变换与控制技术的发展和传播起到促进作用，为我国新能源产业的发展贡献一份力量。
浙江大学　徐德鸿 前言
风力发电技术日趋成熟，已经成为重要的新能源发电方式。随着风电并网比例的增大，风电场的无功和电压问题日益受到风电企业和电网公司的关注和重视。在风力发电技术领域，无功补偿与电压控制是保证风电健康发展的重要技术内容，无功补偿和电压控制技术也是相关领域的从业人员都应当了解的基本知识。
本书主要讲述风电场的有功、无功和电压特性，主要讨论无功补偿的类型和补偿方案及电压稳定性和电压控制。全书共分为７
章，涵盖风力发电的发展与趋势，风电并网运行，有功与无功、电压特性和稳定性，无功补偿和方案设计，电压控制技术，低电压穿越技术，海上风电等。
即将展现在您面前的这本《风电场无功补偿与电压控制》，在广泛调研、广泛收集素材的基础上，结合各位作者的教学和实践经验，精心编制，可为风力发电领域的相关从业人员的培训及自学提供参考。
本书第１、２、４、６ 章主要由朱永强组织编写，第３、５ 章主要由迟永宁组织编写，第７
章主要由李琰组织编写。参加本书编写工作的还有王腾飞、高领军、王文山、申惠琪、刘艳章、齐琳、王真、王跃锋、张梅、魏林君、刘超、张占奎、王治宇、段春明、付春鹏等。另外，在本书的编写过程中，还得到了中国电力科学研究院新能源研究所王伟胜所长、朱凌志博士，南方电网科学研究院丁泽俊同志，华北电力大学张旭、刘燕华等老师的支持和帮助，在此一并表示衷心的感谢。
本书得到“北京市优秀人才培养资助项目（ＰＹＺＺ０９０４２３００１０１６）”资助。
风电场无功补偿与电压控制技术既传统又新颖，作为无功补偿技术和电压控制技术在风力发电中的新应用还有许多地方需要改进研究。由于作者水平和精力有限，书中存在错误和不足之处在所难免，敬请广大读者加以批评指正。编著者

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