1. 研究目的与意义
随着我国积极推进新能源与传统电力行业协调发展，诸多措施促进“双碳”目标实现，风电行业也迎来了新的发展高峰期。然而机遇与挑战并存，对于电网中大小扰动，电压失稳乃至电压崩溃，早期风电系统切除风电机组的方式尚能应对，而随着风电系统并网容量和发电占比逐年增加，切机易引发振荡，因此如何提高大规模风电场的动态稳定性，一直受到广泛关注。即时补偿无功，恢复电压，提高稳定性显然是核心思路。传统的并联电容器不能平滑补偿，有诸如低电压下不能迅速恢复电压易造成风电机组切机的缺陷，考虑到STATCOM补偿迅速，可靠性强，尤其是在故障后能迅速恢复电压的低电压穿越能力，在风电系统稳定控制中有极大优势，通过合理仿真能得到可靠方案，大大提高大规模电厂的电压稳定性。
2. 课题关键问题和重难点
关键问题：
1）了解风电场建设中需要考虑的电压稳定性问题和电压穿越问题，总结针对此类问题面临的主要问题和国内外的主要解决方法，无功优化和补偿的原则。STATCOM作为电力电子器件为主体的无功补偿设备，需在了解其与常规补偿设备的优缺点和在风电场适用性后，研究出具体数学模型，借助自动控制原理知识，归纳入整体流程图。
3. 国内外研究现状（文献综述）
风力发电作为新一代清洁能源供给主力在近些年发展迅速，风力发电厂的并网容量也越来越大，然而，目前风电场接入电网对于电力系统来说也有许多问题。电压稳定性问题就是其中之一。风电场的电压稳定性问题可以大致分为静态稳定性问题和动态稳定性问题。静态电压稳定指当整个风电系统正常运行时，不发生电压崩溃和重大事故的能力。由于风速的可变性，常见的风电场有异步机风电场（FSIG）和采用双馈感应发电机的风电场（DFIG），异步机风电场在电网中运行时需吸收大量无功功率，容易造成无功缺额导致电压下降[1-2]。动态稳定性问题指在风电场发生故障情况下，电网保持电压稳定的能力。风力机组的重启要消耗大量无功，而故障后由于无功得不到即时补充将导致电网电压低于故障前电压并有可能持续恶化[3]。
在早期发展阶段，风电系统因对故障采取切机的方式，利用电网自愈能力恢复电压，但对于大规模电场来说已经不适用，现在，国内外针对风电场电压稳定问题的研究出的普遍解决方案是在风电场并网位置安装动态无功补偿装置，以抑制风电场的电压波动及闪变，同时由于无功补偿装置能为风电场补偿无功，使得风电机组从电网中吸收的无功功率减少，有利于保证电网电压的静态稳定性。
目前，风力发电厂采用的无功补偿方式主要有：并联电容器、静止无功补偿装置（SVC）、STATCOM（静止无功发生器）等[4]。早期风电场大多在出口母线处加装并联电容器进行无功补偿，但是随着近些年，大功率门极可关断器件的问世，这种老式的无功补偿装置逐渐被新一代的FACTS(Flexible AC Transmission System)装置替代，其克服了传统机械开关模式的短板，利用电力电子器件晶增加了灵敏度，因而也被广泛研究。
4. 研究方案
1）查阅和研读大量关于风力发电厂无功补偿方面的资料，依据电力系统分析知识了解无功功率对于电网电压的影响，了解风电场建设中需要考虑的电压稳定性问题和电压穿越问题，总结针对此类问题面临的主要问题和国内外的主要解决方法，了解无功优化和补偿的原则，确定无功补偿容量的计算。
2）提出一种方法：运用STATCOM进行无功补偿，研究STATCOM的系统组成、拓扑结构和工作原理，明确STATCOM的运行特性和动态补偿控制策略，开环电压控制及电压电流双环控制。
3）了解传统无功补偿装置的结构、原理和控制方式。将几种无功补偿装置横向比较，包括其无功特性、阻抗特性、经济性等，按照理论假设在低电压故障下几种无功补偿装置的补偿效果，研究判断STATCOM在风力发电场所进行无功补偿时是否具有优势，同时思考STATCOM在风电场所广泛应用可能存在的问题。
5. 工作计划
第1周 查阅和研读大量相关中文资料，学习论文写作格式，明确研究方向，确认工作计划
第2周 进行英文资料的翻译，掌完成文献综述，继续了解相关知识
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