摘要
最近几年，我国的新能源发电技术得到了充足有效的发展，光电、风电、水电建设项目正在如火如荼地进行，极大地改善了我国的电力能源结构。调相机通过调整发出/吸收无功功率的方法，能够有效调整新能源场站的电压大小，切实保证新能源场站并网运行的稳定性。通过对调相机的概念、工作原理进行简单地阐述分析，详细探讨调相机在新能源场站中的作用及应用场景，有助于推动调相机在新能源场站中的普及与应用。 荸荠去皮机关键词：新能源；调相机；作用；应用
套链
一、调相机的概念及工作原理
调相机相当于空载运行的同步电动机，通过调整励磁电流的大小，控制自身向电网输送功率或者吸收功率，从而提升电网电压的稳定性和可靠性。调相机通常由励磁系统、启动系统、DCS系统、保护系统等几部分组成，是电网调压管控中不可或缺的一部分，特别是在光能、风能发电项目快速发展的时代背景下，调相机得到了广泛的普及与应用。 众所周知，光能发电和风能发电的稳定性比较差，容易受到天文环境的影响。以光能发电为例，当光照强度高时，产出的电量就比较多；当光照强度比较差时，产出的电量就比较少，而光照强度是不受人为控制的，这就导致光能发电的稳定性比较差，如果将光伏电站直接与外部电网相连，那么起伏不定的光电场站必然会对国家电网造成巨大的冲击，严重者会导致用电器烧毁。而调相机的引入和应用很好地解决了这一问题。当光能发电的电压下降明显时，调相机可以利用过励磁运行变成一个无功电源，向外部电网提供无功功率，用来弥补外部电网的电压欠缺。当光能发电站的电压升高时，调相机通过欠励磁运行变成一个无功负荷，从系统中吸收无功功率，从而平衡外部电网的电压。通常情况下，调相机的过励磁和欠励磁容量是不一样的，其铭牌标注的容量是过励磁状态下发出公共功率的最大值。
二、调相机在新能源场站中的作用分析
在新能源场站中，调相机已经成为不可或缺的存在，调相机运行的好坏直接关系着新能源场站的经济效益和社会效益。当调相机处于欠磁状态下运行时，因为端部漏磁增加，导致定子铁芯端部温度升高，在系统运行稳定性的影响下，调相机的励磁电流不能太小，吸收
的无功功率不能太大，通常情况下将其调整为输出无功功率最大容量的50%-65%。调相机相当于一个动态无功补偿装置，因为磁场绕组的时间常数比较大，使其控制响应比较慢。如果无功功率的变化周期超过了1s，就可以启动调相机进行动态无功补偿。如果无功功率的变化周期比较短，那么调相机就不能满足动态无功补偿的要求，需要使用响应速度更快的静止无功补偿装置进行调节。
调相机通常安装在新能源场站的变电站位置，使用调相机进行无功补偿能够降低无功负荷调节难度，通过调整励磁电流大小的方法就能平滑、连续地调整无功功率。调相机还能实现双向调节，既能吸收无功功率，还能发出无功功率。由于光能和风能都是无法控制的，当光照强度或者风速过高时，新能源场站发出的电量会出现一个峰值，对并网连接的调压能力提出了十分苛刻的要求，而调相机拥有一定的过负荷运行能力，能够完全满足新能源场站并网连接的调压需求。即便电力系统出现故障电压而急剧下降，对外部电网电压的稳定性造成巨大的威胁，调相机也能过负荷运行并维持一段时间，为相关人员争取充足的处理时间，防止出现电压崩溃等问题。由此可见，调相机的维护电力系统稳定性方面，比电容器要好得多。
调相机在应对新能源场站电力系统故障方面也发挥着不可忽视的作用，以时间尺度为依据，调相机在电力系统故障后的运行曲线可分为三种，即次暂态过程、暂态过程、稳态过程。首先，调相机拥有次暂态特性，当新能源场站出现故障时，调相机能够保证并网电势恒定不变，能够在短时间内发出/吸收大量无功功率，维持外部电网的稳定性。然后，调相机拥有暂态特性，也就是强磁特性，在1s时间内发出额定容量2倍以上的无功功率。例如调相机加装在直流受端，当新能源场站电力系统出现严重故障而出现电压大幅下滑时，调相机将进入强磁状态，为系统提供紧急无功电压支撑，使得直流功率、系统电压快速恢复至稳定状况，避免出现电压崩溃的现象。最后，调相机拥有稳态特性，以300Mcar调相机为例，该调相机拥有300Mvar迟相、150-200Mvar进相的持续运行能力，大幅度调整无功功率，为新能源场站电能输送的稳定性提供坚实的保障。泵
三、调相机在新能源场站中的应用
2021年9月，青海海南州千万千瓦级别的新能源场站中，330千伏旭明变电站1号调相机正式投入使用，世界上第一台新能源分布式调相机落户青海。2021年11月，第一批11台新能源分布式调相机全部投入运行，世界上第一个新能源分布式调相机建设完成，使得该地
区的新能源场站消纳能力提升185万千瓦。国家电力负责人表示：调相机在新能源场站中的应用，在促进新能源开发、构建新型能源结构方面发挥着不可忽视的积极影响。与过去的无功补偿设备相比，分布式调相机拥有故障瞬间电压支撑能力强、暂态响应速度快等优势，能够作为电力系统电源侧的“稳压器”，是新能源电力系统的重要组成部分。
可控硅触发器
随着新能源场站中调相机的运用，2021年11月，青海海南州新能源发电量连续两日超过了千万千瓦，达到了1045万千瓦、1061万千瓦，与历史最高纪录相比提高了994万千瓦，提升幅度高达5.1%、6.7%，随后新能源发电量屡创新高。
随着越来越多的调相机投入使用，青海地区新能源场站的消纳压力大大减小，该地区的新能源电力系统建设也进入了全新的篇章。2021年，青海电网新能源总发电量达到了341亿千瓦时，新能源发电量在全省总发电量中的比例达到了34.48%。照这样的发展速度，当21台分布式调相机全部投入运行之后，青海市海南州新能源场站输出的电力规模将达到350亿千瓦时，平均每年新增新能源发电量70.2亿千瓦时，将这些电力能源全部输送到华中地区，将取代火电原煤318.9万吨，二氧化碳排放量将减少574.2万吨，由此产生的经济效益、环保效益、社会效益是不可估量的。
总结
调相机是新能源场站中极为关键的一部分，可通过调整吸收/发出无功功率的方法，提升新能源场站电能输送的稳定性。截止到目前为止，调相机在新能源场站中已经得到了普及与运用，并发挥出了重要的职能作用。因此在以后的新能源场站建设过程中，人们应该对新能源场站给予足够的重视，不断优化调相机的性能结构，扩大新能源场站的应用范围，从而构建出更加稳定、可靠的新能源并网发电系统。
参考文献
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[2]李晖, 张锋. 高比例新能源直流送端系统分布式调相机优化配置[J]. 电力系统保护与控制[J]. 2022 (12): 01.秸秆发酵剂
[3]杨鑫, 黄永章. 新能源同步机与调相机在高比例新能源电网中应用的比较[J]. 大电机技术, 2022 (01): 25.
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