【关键词】海上风电；电量循环；谐波振荡；BESS补偿；SVG补偿

引言

海上风电机组在运行过程中，不受地形和地貌的制约，并且风能资源相对丰富。随着设备的持续运行，运行时长不断增加，电流谐波的波动幅度也将逐渐加剧。这一变化会导致电网主机在调控交变电流传输过程中的掌控效能显著下降，对电网的稳定运行产生不利影响。

针对这一情况，乐健等[1]采用分布式电源和无功补偿设备实现配电网多目标分布式优化控制，形成分布式控制算法，经仿真证实该补偿方案正确有效。张志文等[2]则利用动态电压恢复器协调功率控制，结果降低了风电场并网母线点的谐波含量及减小了储能装置容量。BESS补偿方案分为有功调节、无功调节两种情况，根据电量信号的传输特征调整设备运行模式，可提高电信号谐波的稳定性。SVG补偿方案能维持电压负载平衡，但对于电量信号的调节作用较弱。基于此，本次研究整合BESS和SVG两种补偿技术，构建基于优先级的协同调控机制，对电信号传输特性进行精细管理，有效抑制谐波波动，以此提升电能质量与系统运行稳定性。

一、海上风电场的电量循环特性及谐波振荡问题

（一）电量循环特性

在海上风电机组运行过程中，电量循环的实现依赖于对电流有效值的利用。电流有效值代表了能够被风电机组充分吸收利用的传输电流，其数值大小直接反映了风电机组对电量信号的承载能力。有效值越高，意味着风电机组接纳和处理电量信号的能力越强，越有助于维持电力系统的高效运行。电量循环特性表达式如公式（1）所示：

W=αIiΔQ×（δe+E′）（1）

其中，W表示功率，Ii表示电流有效值，α表示电信号利用系数，ΔQ表示传输电流总量，δ表示循环判断系数，e表示循环指征系数，E′表示e的循环频率。

（二）谐波振荡问题

海上风电机组在电力生产过程中，传输电流具有交变特性，进而产生电流谐波。采用补偿方案能对电流谐波进行抑制，体现在谐波的振荡幅度减小，但谐波并不会完全消失。因此，谐波振荡也不会完全稳定。为了更好地解决谐波振荡问题，整合BESS和SVG补偿技术，能发挥出技术上的优势互补作用，使得风电机组的电流传输性能进一步改善。

二、结合BESS与SVG的补偿方案设计

（一）BESS补偿方案

1.技术原理

BESS是通过电池技术储存电能并在需要时释放的系统，其在电力系统中的补偿功能可显著提升电网稳定性、优化能源利用效率，并支持可再生能源并网。BESS补偿方案的技术原理在于以下两点。

（1）动态功率调节。在电网频率波动时，BESS可瞬时注入或吸收功率，维持频率稳定；或补偿无功功率，抑制电压跌落或骤升。

（2）能量时移。在电价低谷时段充电，高峰时段放电，从而降低用电成本。配合可再生能源（如光伏机组、风电机组）储存过剩电力，平抑出力波动。将BESS补偿方案用于电网侧，其响应时间小于1 s，调节精度为±0.5%[3]。

2.静止同步补偿器

通过应用静止同步补偿器，能生成可调节的并联阻抗，显著影响海上风电机组的运行状态，促使其在持续运转与间歇性启停两种模式间灵活切换。与此同时，还能对有功功率和无功功率进行精准补偿，优化整体运行效能与电能质量。