【摘 要】随着全球能源结构转型的加速，风力发电作为清洁能源的重要组成部分，其装机容量持续快速增长。风电场风机群的大规模并网运行，给电网稳定性带来了新的挑战与机遇。文章围绕风电场风机群功率协调控制对电网稳定性的影响展开研究，首先阐述了风电场风机群功率协调控制的基本内涵；其次从电压稳定性、频率稳定性、暂态稳定性三个维度，深入探讨了功率协调控制对电网稳定性的具体影响机制；最后提出了优化风电场风机群功率协调控制以提升电网稳定性的策略，并对未来发展趋势进行了展望。研究结果表明，科学合理的功率协调控制能够有效改善电网的稳定性，为风力发电的大规模安全并网提供有力保障。

【关键词】风电场；风机群；功率协调控制；电网稳定性

引言

在“双碳”目标的推动下，风力发电凭借其资源可再生、环境友好等优势，已成为我国能源供应体系中的重要力量。然而，风能具有间歇性、波动性和随机性的特点，风电场风机群的出力会随着风速的变化而剧烈波动，这种波动通过输电线路传递到电网，可能导致电网电压偏移、频率波动，甚至引发暂态失稳等问题，严重威胁电网的安全稳定运行。传统的风电场控制模式多采用单机独立控制策略，难以实现风电场出力的平滑输出，也无法充分发挥风机群的整体调节能力，在大规模风电并网场景下，其弊端日益凸显。因此，研究风电场风机群功率协调控制技术，分析其对电网稳定性的影响，对于提升风电消纳能力、保障电网安全稳定运行具有重要的理论意义和实际应用价值。

一、功率协调控制的基本内涵

风电场风机群功率协调控制是指以风电场的出力作为控制对象，建立统一的控制中心，获取风电场所有风机的运行信息、风电场预测风速数据和调度中心发出的电网控制指令等输入信息，运用先进的控制算法对风机有功功率和无功功率进行集中分配优化，实现风电场平滑出力、跟踪电网功率指令以及风机群的经济合理运行。功率协调控制与单机独立控制相比，强调“全局最优”，对风机群资源进行统筹调度，不仅能够优化风电场整体运行性能、强化风电场与电网交互能力，而且可以减轻风电并入电网带来的电网稳定性的冲击。

功率协调控制的主要目的就是做到三个方向：一是风电场有功功率平滑输出，减少出力波动给电网带来的频率影响；二是保持风电场出线点的电压稳定，必要时能够补偿电网所需的无功电流，给电网提供无功支持；三是在不影响电网稳定的前提下，尽可能增加风电场发电的效率，提高风电机组设备的寿命。达到以上目的就需要功率协调控制系统包含数据采集与处理、优化决策、下发指令与执行等功能模块，各模块互相联动，构成了一个闭环控制环[1]。

二、风电场风机群功率协调控制对电网稳定性的影响分析

（一）对电网电压稳定性的影响

电压稳定性是指电网在受到扰动后，各节点电压能够维持在允许范围内的能力。电网中各节点电压的稳定性是风电实现并网运行的前提条件，电压偏差幅度过大不仅会导致风机本身不能安全运行，同时会威胁到电网中其他电力设备的正常运行。风机群功率协调控制对电压稳定的影响主要是通过调节无功功率来实现。

在传统的单机控制模式下，各风机的无功功率调节相互独立，缺乏全局协调，电网电压波动可能导致部分风机过补、部分风机欠补现象，从而使并网点电压的波动较大。功率协调控制系统可以根据实时测量的并网点的电压，结合电网的需求，集中分配风机群总的无功功率。例如，当并网点电压偏低时，控制中心会指令各风机增加无功出力，变流器向电网注入更多的无功功率，使得并网点的电压升高；而并网点电压较高时，则由控制中心向风机发出减小无功出力或从电网吸收无功的命令，使得并网点的电压下降。实现无功功率的合理调节，抑制了无功功率的不合理流动，从而减少并网点的电压波动，提高电网电压的平稳性。

此外，功率协调控制还可以挖掘风机群的无功调节能力。风机群中各风机受到当地风速、湍流影响等不同，造成风机群中的部分风机处于轻载状态，它们的无功调节能力有富余空间；功率协调控制系统能够甄别出这样的风机，尽量增大这类风机的无功调节空间，而对重载运行的风机适当降低其无功调节空间，这样就可以做到既保障电压稳定，同时不影响风机有功功率输出和使用寿命，避免不必要的损耗。