大型光伏电站无功电压控制策略

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1、大型光伏电站无功电压控制策略　　[摘要]随着光伏发电渗透率的不断提高，光伏�站引起的无功电压问题日益突出；大型光伏电站必须具备无功调压能力，必要时参与电力系统的无功调节。随着光伏电站向规模化和大型化发展，站内的无功电压问题亦日益凸显。因此文章重点就大型光伏电站无功电压控制策略展开探讨[关键词]大型光伏电站；无功电压；控制策略中图分类号：TP111.3文献标识码：A文章编号：1009-914X（2017）05-0059-02光伏发电因其清洁高效无噪声等特点，已成为利用太阳能的主要形式，近年来发展迅猛，已然成为缓和能源危

2、机，改善环境问题的重大技术举措，并被认为是可预见未来的主要能源。截止到2014年底，全球光伏发电装机容量已达到188.8GW，其中德国发展较好，光伏装机容量已占全国总电力装机容量的21.5%，发电量占比达到6.3%，成为装机容量最大的电源。我国光伏发电产业起步较晚，但在市场调节和政策扶持下，近年发展迅速。截止到2015年底，我国已成为光伏发电装机容量最大的国家，光伏发电累计装机容量已达到4318万千瓦，其中光伏电站3712万千瓦，分布式光伏606万千瓦。我国能源局于2015年12月159日印发的《太阳能利用“十三五”

3、发展规划（征求意见稿）》中指出，到2020年底，我国太阳能发电装机容量达到1.6亿千瓦，年发电量达到1700亿千瓦时；太阳能发电在电力结构中所占比重约7%，在新增电力装机结构中的比重约15%，在全国总发电量结构中的比重约2.5%，其中光伏装机容量更是达到1.5亿千瓦。随着光伏电站的大型化和规模化，以及光伏电源在电网中比例的增加，光伏并网带来的问题逐渐显现，其中无功电压问题不容忽视一、大型光伏电站无功电压控制研究现状目前关于大型光伏电站无功电压控制策略都重点对并网点电压进行控制，均未考虑电站内部电压分布情况。实际上，由

4、于电站内部集电线路以及箱式升压变压器电气参数的影响，光伏发电单元出口电压也会随着光伏出力的波动而波动，严重时导致保护装置动作，逆变器连锁脱网，且不同位置的光伏发电单元会呈现不同的无功电压特性。以上控制策略虽然能够对并网点电压进行调节，但若按照等比例、距离比或者灵敏度系数比的方式控制不同位置逆变器的无功输出可能会导致电站内部电压更加恶化，发生大规模逆变器脱网事故。因此有必要对电站内部电压进行优化，但目前尚无文献在这方面进行研究。本文拟充分利用逆变器的无功输出能力，结合9SVG和有载调压变压器分接头的调节能力，对并网点电

5、压和电站内部电压进行优化，针对有功出力的波定性和随机性，研究大型光伏电站的站内无功电压优化控制策略二、大型光伏电站电压波动机理分析《光伏电站接入电网技术规定》（Q/GDW617-2011）根据接入电网的电压等级将光伏电站划分为小型，中型和大型光伏电站，其中大型光伏电站通过66kV及以上电压等级并入电网。受资源密度和能量分布的制约，大型光伏电站通常由多组光伏发电单元并联组成。为减小电站内部损耗，每组光伏发电单元通过1台10kV箱式变压器（Ti）升压，再经由集电线路汇集至主变器（T）低压侧，再由主变器将电能集中升压至更高

6、电压等级，通过长距离输电线路输送至电网。按上述规范规定，通过110kV及以上电压等级并网的大型光伏电站需要设置无功电压控制系统（AutomaticVoltageControl，，AVC），AVC系统通过站内通信系统采集站内各设备的运行状态和运行数据，并发出控制指令（比如逆变器控制信号，有载调压变压器分接头动作信号），可以实现无功电压的自动控制。大型光伏电站的典型拓扑结构如图1所示。图中Ui表示第i组光伏发电单元出口电压，UPOI表示主变压器高压侧（并网点）电压。U表示电网电压9为了便于维护，提高可靠性，光伏发电单元一

7、般由500kW逆变器并联组成，通过箱式变压器接入集电线路。在这种结构下逆变器的结构和控制参数都相同，一台逆变器故障，不会影响其他逆变器正常工作，且采用共直流母线的结构可以根据光照强度投入逆变器台数，可以提高逆变器利用率，降低损耗光伏电站应充分利用逆变器的无功容量对电压进行调节，但当光照充足时，逆变器接近满发，无功容量较小，此时无法支撑并网点电压，所以还应在变压器低压侧安装集中式无功补偿装置。常见的无功补偿装置包括分级投入型如并联电容器组，以及连续调节型如静止无功补偿器（StaticVarCompensator，SVC

8、）和静止无功发生器（StaticVar9Generator，SVG）。并联电容器组通过分组投入电容器向系提供感性无功功率，无法实现连续调节；SVC通过晶闸管调节电容器和电抗器电流，从而改变装置整体的伏安特性，可以向系统提供连续的感性无功和容性无功。该两种装置都是利用电容产生无功功率，但电容具有正的电压特性，当系统发生故障时，无法提供足够的感性无