針對我國風能資源特點，國家能源局制定了在河北、江蘇、內蒙古、甘肅、新疆、吉林等地建設千萬千瓦級風電基地的發展目標，如此超大規模、超高容量風電基地建設及其接入電網工程在世界上尚屬首次。

大型風電基地采用匯集升壓后直接接入500(750)千伏電壓等級輸電網的接入方案，風電接入容量的增加與接入電壓等級的提高使得電力系統受風電的影響范圍更廣，影響程度更大，這也就對風電場安全并網運行提出了更高的要求。

低電壓穿越的必要性

據國家電力監管委員會2011年第四號《風電安全監管報告》統計，僅2011年一年，我國發生規模超過10萬千瓦的風電機組脫網事故193次，超過50萬千瓦的大型事故12次。風電機組脫網事故給電網安全穩定運行和可靠供電帶來很大風險，同樣也使風電場業主遭受電量損失。

據事故調查分析，部分并網運行的風電機組不具備低電壓穿越能力，且故障期間未能有效地提供動態無功支撐，是造成風電大規模脫網的主要原因之一。當風電場不具備低電壓穿越能力，電力系統發生擾動故障導致大量風電機組被切除時，系統潮流會發生嚴重轉移，電網電壓和頻率均受到影響，不利于系統的穩定運行。

為維持電力系統的安全穩定運行和保證風電并網安全，對風電場提出低電壓穿越的要求是必要的。低電壓穿越要求是電力系統功率平衡與頻率穩定的需要，也是局部電網電壓穩定及電壓恢復的需要。

風機低電壓穿越的實現技術

風電場低電壓穿越能力的最終實現還是基于風電機組低電壓穿越能力的實現，因此風電機組具有低電壓穿越能力尤為重要。

電網電壓跌落對并網風電機組有著較大的影響。暫態過程導致發電機中出現的過電流會損壞電力電子器件，附加的轉矩、應力過大則會損壞風電機組的機械部件。對于雙饋式變速風電機組，在電網發生故障導致機端電壓跌落時，發電機定子電流增加，快速增加的定子電流會導致轉子電流急劇上升，另外由于發生故障時風輪吸收的風能不會明顯減少，而風電機組由于機端電壓降低，不能正常向電網輸送有功功率，即有一部分能量無法輸入電網，這些不平衡能量將導致風電機組出現直流環節電容充電、直流電壓快速上升、風電機組加速等一系列問題。[page]

要實現風電機組的低電壓穿越，其關 鍵是風電機組變流器保護和主控及槳距角控制的配合。實現雙饋式變速風電機組低電壓穿越能力的常用技術有兩種：一是在機組轉子與變流器之間增加一個旁路電路，故障時投入旁路電路將轉子側變流器短路，保證變流器避開過電流的沖擊，從而起到保護作用;二是在兩個變流器之間的直流環節加入能量泄放模塊，當檢測到直流電壓過高則觸發該模塊以泄放多余的不平衡能量。

風電機組的低電壓穿越能力可以通過使用電壓跌落發生裝置對風電機組進行低電壓穿越測試來證明。不同風況對應了不同能量水平下的風電機組低電壓穿越特性，因此需要分別進行測試，這使得風電機組低電壓穿越測試的周期較長，一般需要2個月左右。等待各種合適風況所耗費的時間，占據了測試的大部分。其次，風電機組廠商需要進行前期摸底試驗和低電壓穿越控制策略的改進調整，也占用了較多時間。

風電場低電壓穿越能力的驗證

通過在電網進行實際短路的大擾動實驗僅能夠證明風電場不具備低電壓穿越能力，但無法確定風電場具備標準要求的低電壓穿越能力，且實驗產生的沖擊對系統影響較大，會威脅到系統運行的安全穩定性及其他設備的運行壽命，因此不宜采用大擾動實驗的方式驗證風電場低電壓穿越能力。

目前世界上幾乎所有國家風電并網標準中對風電場的一些技術要求指標，都是通過系統仿真來驗證的，乃至后續大規模風電接入電網運行特性及其并網運行的安全性與穩定性情況，在很大程度上都需要在風力發電建模的基礎上，通過必要的系統仿真手段及程序獲得驗證。

由于風電場內各風電機組通過長度不等的饋電線路接入升壓站，風電場并網點處的電壓跌落在每臺風電機組端口引起的電壓跌落各不相同，因此無法將一臺風電機組容量線性擴大等效為整個風電場。需考慮風電場內部集電線路的結構，并按照風電場實際結構建立包括全部風電機組模型的風電場模型，以準確模擬每臺風電機組的暫態特性。對于風電機組數量較多的風電場，受仿真計算量的限制，需在準確反映風電場特性的同時進行模型簡化處理。

因此，對于風電場低電壓穿越能力的驗證，需利用經風電機組測試數據校驗過的風電機組模型建立準確的風電場模型，采用仿真計算的方法進行。

(作者分別系電力規劃設計總院副總工、中國電科院新能源研究所總工、南方電網科學研究院研究室副主任)