關(guān)于大型光伏電站無(wú)功電壓控制研究

1、    關(guān)于大型光伏電站無(wú)功電壓控制研究    陳莉榮摘要：近年來(lái)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)對(duì)于電力的需求越來(lái)越大，因此促進(jìn)供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定便越來(lái)越受到行業(yè)的重視。對(duì)于大型的光伏電站來(lái)說(shuō)，其輸電端并網(wǎng)時(shí)，會(huì)影響電網(wǎng)的潮流以及分布情況，使電網(wǎng)中傳輸?shù)母鱾€(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓產(chǎn)生波動(dòng)。為了在保證電網(wǎng)合格功率和電壓的情況下穩(wěn)定并網(wǎng)時(shí)公共連接點(diǎn)的電壓變化，本文通過(guò)對(duì)九區(qū)圖原理的研究應(yīng)用，構(gòu)建具體模型，對(duì)兩種不同電源型的大規(guī)模光伏電站的無(wú)功電壓控制策略進(jìn)行了分析研究，以供參考。關(guān)鍵詞：光伏電站;無(wú)功電壓;控制大型光伏電站的無(wú)功電壓控制是一個(gè)較為復(fù)雜的體系，為了將整個(gè)體

2、系具體化和形象化，本文將光伏電站中的逆變器和光伏陣列類比為等效的pv和pq型可控電源，再進(jìn)一步對(duì)變壓器、線路、電站等重要因素進(jìn)行模型構(gòu)建。具體分析兩種不同電源型的光伏電站具體情況，通過(guò)對(duì)工作過(guò)程中電站負(fù)荷與出力綜合變化情況的研究，在保證功率因數(shù)和電壓的前提下，提出了不同的光伏電站無(wú)功電壓控制策略。構(gòu)建光伏電站模型并網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)造光伏電站在進(jìn)行并網(wǎng)的過(guò)程中會(huì)涉及到很多的項(xiàng)目，其中起著主要作用的包括匯集線路、光伏陣列以及升壓變壓器，它們?cè)诓⒕W(wǎng)系統(tǒng)中需要連接到相應(yīng)的并網(wǎng)點(diǎn)（稱為poi），最后再經(jīng)由傳輸線路接入到pcc。這就是光伏電站并網(wǎng)的基本系統(tǒng)，并網(wǎng)完成后電壓的測(cè)量點(diǎn)一般可以選擇poi或者pcc，以

3、下為了便于研究，我們主要探究pcc作為無(wú)功電壓控制點(diǎn)的情況1。光伏電站的模型首先建立逆變器以及光伏陣列的等效模型。具體構(gòu)建過(guò)程為：整體上按照電站實(shí)際的潮流計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行方案的選擇，若逆變器使用了恒功率控制方法或者電流源輸出的模式，則選擇pq等效可控電源的方案進(jìn)行研究;若逆變器使用了恒電壓控制方法或者電壓源輸出的模式，則選擇pv等效可控電源的方案進(jìn)行研究。其次，在研究方案中保留了大型光伏電站中的交流一次系統(tǒng)，依舊使用了交流一次系統(tǒng)中的典型參數(shù)?？偟膩?lái)講，文中構(gòu)造的大型光伏電站模型重要內(nèi)容有三項(xiàng)，即pq可控等效電源、pv可控電源電源以及交流一次系統(tǒng)。光伏電站無(wú)功電壓控制研究大型光伏電站的無(wú)功電壓控制

4、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（1）大型光伏電站的無(wú)功電壓控制系統(tǒng)有兩套控制設(shè)計(jì)方案。第一，給定地區(qū)自動(dòng)電壓控制（avc）pcc電壓值以及供電功率因數(shù)值，將整個(gè)光伏電站以自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)的給定值為前提，參與進(jìn)無(wú)功電壓控制系統(tǒng)中。第二，不提前給定主要因素?cái)?shù)據(jù)值，用光伏電站直接采集的pcc電壓以及功率因數(shù)的實(shí)際測(cè)量值來(lái)驗(yàn)證假設(shè)的結(jié)果，并按照提前設(shè)計(jì)的策略進(jìn)行電壓控制。（2）探究大型光伏電站的無(wú)功電壓控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式?？偟膩?lái)講，大型光伏電站無(wú)功電壓控制的實(shí)現(xiàn)方式有兩種，一個(gè)是就地控制，另一個(gè)是遠(yuǎn)程控制。其中就地控制對(duì)光伏電站的無(wú)功電壓控制過(guò)程不用經(jīng)過(guò)調(diào)度中心，能夠直接運(yùn)用控制裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功能。而遠(yuǎn)程控制則相反，在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)

5、光伏電站無(wú)功電壓的控制過(guò)程中一定要經(jīng)過(guò)調(diào)度中心，并最終按照調(diào)度中心的指令開展無(wú)功電壓的控制活動(dòng)2。研究大型光伏電站無(wú)功電壓控制系統(tǒng)中主要包含的結(jié)構(gòu)有：遠(yuǎn)動(dòng)終端、無(wú)功電壓控制裝置、主站服務(wù)器等。其中遠(yuǎn)動(dòng)終端是連接調(diào)度中心以及主站服務(wù)器的中心點(diǎn)，也是兩者的信息交匯點(diǎn)。調(diào)度中心的作用是識(shí)別電站類型以及發(fā)出pcc無(wú)功電壓的相關(guān)控制指令。然后由無(wú)功電壓控制系統(tǒng)主站做出反應(yīng)并接收調(diào)度中心的指令，最后由無(wú)功電壓控制裝置接收調(diào)節(jié)指令，實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)。pq電源大型光伏電站無(wú)功電壓控制策略研究（3）研究目標(biāo)。在進(jìn)行研究之前需要先對(duì)實(shí)驗(yàn)情況進(jìn)行預(yù)分析，確定方案控制的目標(biāo)。對(duì)于pq電源型光伏電站來(lái)說(shuō)，用等效pq電源接入

6、電網(wǎng)將會(huì)對(duì)pcc電壓和功率因數(shù)產(chǎn)生一定的影響，而控制電壓的前提是保證pcc 電壓以及功率因數(shù)的合格，因此，我們要分別考慮電壓或者功率因數(shù)其中一個(gè)因素產(chǎn)生變化無(wú)法滿足前提控制要求的情況，根據(jù)預(yù)設(shè)的不同結(jié)果分別設(shè)置多級(jí)控制目標(biāo)3。（4）控制方法。一般情況下，我們可以通過(guò)對(duì)svg補(bǔ)償量和逆變器功率因數(shù)的不同調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)pq電源型光伏電站無(wú)功電壓的控制。具體分析的話，首先由于逆變器自身具有較大的無(wú)功剩余容量，所以逆變器的數(shù)值變化對(duì)于無(wú)功電壓的影響最大，當(dāng)出現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償情況時(shí)我們優(yōu)先選擇調(diào)節(jié)逆變器，然后再考慮調(diào)節(jié)svg。對(duì)此有人提出可以通過(guò)變壓器調(diào)節(jié)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)功電壓的控制，這個(gè)方法理論上是可行的，但是因

7、為變壓器對(duì)各節(jié)點(diǎn)電壓的控制是通過(guò)改變系統(tǒng)無(wú)功功率分布來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而pq可控型電源所提供的無(wú)功是恒定的，所以通過(guò)變壓器調(diào)節(jié)的方式進(jìn)行無(wú)功電壓控制取得的效果并不好，在實(shí)際中基本不使用這個(gè)方法。pv電源大型光伏電站無(wú)功電壓控制策略研究（1）研究目標(biāo)。對(duì)于pv電源來(lái)說(shuō)，它接入大型光伏電站則會(huì)對(duì)pcc電壓產(chǎn)生影響，一定程度上使 pcc 電壓的功率因數(shù)降低，所以在設(shè)定控制研究目標(biāo)時(shí)，可以略微降低電壓的功率因數(shù)數(shù)值，提高方案的可行性和準(zhǔn)確性。（2）控制方法。對(duì)于pv 電源性光伏電站無(wú)功電壓的控制過(guò)程來(lái)說(shuō)，我們主要使用的控制方法有： svg 補(bǔ)償量調(diào)節(jié)、主變壓器分接頭以及逆變器交流側(cè)電壓調(diào)節(jié)。根據(jù)實(shí)際情況的調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，在以上三個(gè)調(diào)節(jié)方法中，控制效果最好的是逆變器電壓調(diào)節(jié)，其次是svg補(bǔ)償量的調(diào)節(jié)，與pq電源型光伏電站無(wú)功電壓控制一樣，變壓器的電壓調(diào)節(jié)的效果并不好。電源大型光伏電站無(wú)功電壓控制過(guò)程注意事項(xiàng)（1）對(duì)于pq 電源式大型光伏電站，如果采用調(diào)節(jié)逆變器功率因數(shù)的方法進(jìn)行電壓控制，使其產(chǎn)生的無(wú)功與電站系統(tǒng)的無(wú)功損耗相抵消，技術(shù)人員要注意不需要再次進(jìn)行svg 的無(wú)功補(bǔ)償。（2）對(duì)于pq 電源式大型光伏電站，技術(shù)人員應(yīng)遵循等功率的準(zhǔn)則對(duì)逆變器的功率因數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié);但在pv 電源式大型光伏電站中則采用等電壓的原則實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓的控制調(diào)節(jié)，從而改善環(huán)流現(xiàn)象。三、結(jié)語(yǔ)本文通過(guò)對(duì)兩種不同電源的