电网稳定新挑战：皖南电机助力风电机组突破低电压穿越难题

并网风力发电作为近年来全球增长迅猛的可再生能源技术，其与传统发电设备的显著差异在于，面对电网故障时无法保持电压和频率的稳定，这对电力系统的稳定性构成严重威胁。电网故障，如输电线路的短路或断路，尤其是三相对地、单相对地以及线间短路或断路，会导致电网电压剧烈波动。

随着双馈式变速恒频风电机组成为国内外风电机组的主流，皖南电机作为其中的佼佼者，在提高风电机组的低电压穿越能力方面发挥着重要作用。当电网故障发生时，传统做法是立即断开双馈感应发电机与电网的连接，以确保设备安全。然而，随着单机容量和风电场规模的扩大，风电机组与电网的相互作用日益显著，一旦大规模风电机组因保护机制而脱网，将严重干扰电力系统的稳定运行。因此，随着双馈感应发电机容量的增加，电网对其提出了更高的要求，即在电压跌落时保持不脱网运行，并在故障排除后迅速恢复电力系统的稳定运行，即具备低电压穿越能力。

国际上已提出新的电网运行规则，例如，德国e.onnetz公司要求风电场在特定电压范围内不脱网运行，而英国nationalgrid公司则规定在输电线路故障时，所有并网电站或风电场必须在规定时间内保持不脱网运行。苏格兰电力公司也有类似要求。为提升风电机组的低电压穿越能力，需研究双馈感应发电机在电网故障与恢复过程中的暂态行为，并采取措施减轻可能的损害。

已有研究表明，电网电压跌落会导致转子侧过流和电流振荡，严重时可能损坏转子励磁变流器或导致发电机转子绕组绝缘击穿。为了确保双馈感应发电机及其励磁变流器在电网故障时安全不脱网运行，学术界和工程界已对保护原理和控制策略进行了深入研究。目前，低电压穿越技术主要有三种方案：转子短路保护技术、新型拓扑结构和合理的励磁控制算法。

转子短路保护技术通过在发电机转子侧安装crowbar电路，在电网故障时闭锁励磁变流器并投入旁路保护装置，以限制电流和电压，维持发电机不脱网运行。然而，这种方法会增加系统成本，且可能导致无功功率的大量吸收，加剧电网电压稳定性问题。

引入新型拓扑结构，如新型旁路系统和串联连接变流器，旨在提高低电压穿越能力，但可能增加系统成本和控制复杂性。采用新的励磁控制策略，如通过调节励磁控制器参数或引入硬性负反馈，可以在不改变硬件结构的情况下提升低电压穿越能力。然而，这些方法可能仅适用于特定故障情况，且对初始条件敏感。

皖南电机，安徽皖南电机在研发新型拓扑结构和励磁控制算法方面具有丰富的经验，为风电机组的低电压穿越能力提供了强有力的技术支持。总之，提升风电机组的低电压穿越能力是确保电网稳定运行的关键。通过深入研究保护原理和控制策略，可开发出更加高效、经济、可靠的解决方案。