微信客服
微信公眾號
大規模光伏電站的開發為新能源的使用帶來了機遇，但是與此同時也為電力系統的運行帶來很多的影響，其中最為顯著的是無功電壓問題，針對大規模光伏電站并網點電壓不穩定好的問題，提出一種無功電壓協調控制策略，通過方針實驗結果表明能夠獲得穩定的電壓，具有可行性可有效性。
開發新能源和可再生清潔能源是全世界面臨的共同課題。在新能源中，光伏發電倍受矚目.但由于過高的成本.目前還未能充分進入市場。光伏發電市場前景廣闊，隨著光伏電站的使用，分布范圍越來越廣，電網無功電壓調整難度也是越來越大，本文主要分析大規模光伏電站的無功電壓協調控制策略。
1.光伏發電無功電壓分析
對于光伏發電本身而言，通常采用的運行方式為恒定功率的并網運行，從理論上來分析不與其所處的電網發生無功交換過程，但是在運行過程中存在無功損耗問題，因此在實際的運行中光伏電站需要吸收無功功率。若是大規模光伏電站，若是接入的電網比較薄弱，容易導致電網運行缺乏安全性。
光伏電站母線電壓睡著相連的逆變器功率的變化而發生生變化，而逆變器的功率并不是固定的，而是隨著環境如季節、溫度等因素變化，光伏電站出力在中午達到最高，然后逐漸下降，目前電壓逐漸穩定。由于光伏發電受到很多因素的影響，因此在控制中存在很大的難度，因此必須根據并網點電壓水平安裝武工補償裝置。
2.光伏發電無功電壓常見的控制模式
目前光伏電站無功電壓的控制時一般是根據實際情況進行控制，第一級無功電壓主要是協調無功電壓設備;第二級無功電壓控制主要是通過協調無功電壓設備，控制母線電壓和重要無功電壓設備;第三級無功電壓控制則是通過優化無功設備范圍，結合二級無功電壓控制來協調無功電壓。
2.1二級電壓控制
二級無功電壓控制策略，主要是在一級電壓控制的基礎上，通過改變電壓控制機端電壓設定值，實現分機組電費協調控制。由于光伏發電是采用并網方式，二級無功電壓控制方式非常適合于大規模光伏電壓無功電壓控制。在我國傳統的二級無功電壓控制策略中，要求電壓送出點的電壓滿足要求，在大規模光伏發電中，若是采用直接接入電網主主網運行，容易影響電壓的輸送。因此需要采用電網樞紐變電站以及光伏電站的無功調節能力，維持電網重要電源點的電壓水平穩定。
2.2三級電壓控制
三級電壓控制是一種能夠降低全網損耗的措施，能夠提高經濟效益，依照電網實時運行狀態，根據各個區域中樞母線電壓和二級無功電壓控制來實現三級電壓控制策略。三級無功電壓控制策略更加適合于低電壓接地的光伏電站，在進行控制中，除去一些常規優化計算之外，還需要考慮到廣發并網發電的運行特點。依照動態調整三級無功電壓的建模方式滿足電網調節的需求，在計算重要聯絡線蜈蚣設定范圍中，需要考慮各個區院內的調節能力，保證無功電壓運行能力。
3.光伏發電無功電壓協調控制策略分析
依照光伏電站接入電網的方式，采用合適的無功電壓控制策略。
3.1控制方案和原理分析
在本設計的控制方案中采用的控制策略主要由SCADA系統、無功協調控制器和MMS網絡通信組成，其中無功協調控制器以及電壓調節電子設備等都是采用總線方式來連接，光伏電站的數據采集和監控系統來實現監控和采集信息功能。
光伏電站無功控制策略核心模塊的協調控制器主要是由檢測模塊、電壓調節控制模塊、出發模塊以及通信模塊組成。檢測模塊的設計包括了系統電壓、電流采樣值的檢測;電壓調節控制模塊是將檢測模塊的測量值與設定值相比較，輸出信號;觸發模塊的設計主要是實現光伏電站逆變器以及電容組的控制;通信模塊的設計獲得調節指令，并將采樣值上傳到SCADA系統。光伏發電無功調節系統的設計包括了控制和調節子系統的設計，能夠精確計算到導通角等。
3.2調壓過程
在并網點上安裝電流、電壓互感器，測量電壓、電流，并比較電源偏差，ΔU=|Umea-Uref|，設置允許電壓誤差偏差的δ，與ΔU比較，辨識光伏電站與電網之間的阻抗X，計算光伏電站的無功目標值Qtarget=(Uref-Umea)/X+QmeaUref/Umea，判斷檢測到的電壓波動與短路時的允許電壓偏差帶的差異，如果是，立刻進入到經濟電壓控制策略，否則，通過分配策略將無功目標值依照光伏逆變器、電容器等進行協調控制。
假設光伏電站有m個SVC裝置、電容器k個、光伏逆變器n個，容量上限分別是Qs、QC、Qg，接頭位置滿足Qgmin≤Qg≤Qgmax;Qsmin≤Qs≤Qsmax;Qcmin≤QC≤Qcmax;tmin≤t≤tmax。分別計算光伏逆變器、SVC和電容器的總無功容量范圍。比較分析光伏電站的無功目標值與Qmea，得到無功增量ΔQ=Qtarget-Qmea，在本研究中僅僅討論ΔQ大于零的情況。如果ΔQ小于ΣQgtotal，無功調節由光伏逆變器實現，無功量依照等比例分配原則計算為ΔQ/n;如果ΣQgtotal≤ΔQ≤ΣQgtotal+ΣQstotal，無功電壓調節依靠光伏逆變器和SVC共同實現，ΣQstotal由逆變器提供，剩余的由SVC提供，SVC無功調節量為(ΔQ-ΣQstotal)/m;在ΣQgtotal+ΣQstotal≤ΔQ≤ΣQgtotal+ΣQstotal+ΣQctotal，無功電壓調節由光伏變電器、電容器組和SVC以及分接頭共同實現。
3.3仿真實驗
在本方針實驗中采用PSCAD/EMTDC搭建算例系統，仿真光伏電站容量是10MVA，光伏并網發電單元共10個，所有的單元均采用的是2臺500kw逆變器，全站共20臺。光伏逆變器母線電壓0.4kV，經過升壓變壓器并入電網，出組處安裝了10組電容器和5臺SVC，在光伏逆變器出口處接入5MW負荷。
圖1 光伏電站無功功率輸出
加入光伏電站正常運行情況下在2.6g時出現功率的波動情況，具體表現為增加為正常值的兩倍，現分析并網點在有無電壓控制下的無功功率變化情況，見圖1所示，加入無功電壓控制后，無功功率提高0.3p.u，SVC、電容器和光伏逆變器共同提供2.92Mvar無功功率。當符合波動時，如實不進行控制電壓為0.72p.u，不滿足電壓偏差值的顯示要求，在接入無功電壓控制后，滿足他要求，因此此設計能夠保證光伏電站電壓穩定，具有可行性和有效性。
【結束語】：
綜上所述，本文先簡單分析了光伏電站的無功電壓特點以及常見的控制策略，重點研究大規模光伏電站的無功電壓協調策略，以控制并網點的電壓為依據，計算無功需求，獲得更加合理的無功功率分配，仿真結果表示該策略具有可行性和有效性。
開發新能源和可再生清潔能源是全世界面臨的共同課題。在新能源中，光伏發電倍受矚目.但由于過高的成本.目前還未能充分進入市場。光伏發電市場前景廣闊，隨著光伏電站的使用，分布范圍越來越廣，電網無功電壓調整難度也是越來越大，本文主要分析大規模光伏電站的無功電壓協調控制策略。
1.光伏發電無功電壓分析
對于光伏發電本身而言，通常采用的運行方式為恒定功率的并網運行，從理論上來分析不與其所處的電網發生無功交換過程，但是在運行過程中存在無功損耗問題，因此在實際的運行中光伏電站需要吸收無功功率。若是大規模光伏電站，若是接入的電網比較薄弱，容易導致電網運行缺乏安全性。
光伏電站母線電壓睡著相連的逆變器功率的變化而發生生變化，而逆變器的功率并不是固定的，而是隨著環境如季節、溫度等因素變化，光伏電站出力在中午達到最高，然后逐漸下降，目前電壓逐漸穩定。由于光伏發電受到很多因素的影響，因此在控制中存在很大的難度，因此必須根據并網點電壓水平安裝武工補償裝置。
2.光伏發電無功電壓常見的控制模式
目前光伏電站無功電壓的控制時一般是根據實際情況進行控制，第一級無功電壓主要是協調無功電壓設備;第二級無功電壓控制主要是通過協調無功電壓設備，控制母線電壓和重要無功電壓設備;第三級無功電壓控制則是通過優化無功設備范圍，結合二級無功電壓控制來協調無功電壓。
2.1二級電壓控制
二級無功電壓控制策略，主要是在一級電壓控制的基礎上，通過改變電壓控制機端電壓設定值，實現分機組電費協調控制。由于光伏發電是采用并網方式，二級無功電壓控制方式非常適合于大規模光伏電壓無功電壓控制。在我國傳統的二級無功電壓控制策略中，要求電壓送出點的電壓滿足要求，在大規模光伏發電中，若是采用直接接入電網主主網運行，容易影響電壓的輸送。因此需要采用電網樞紐變電站以及光伏電站的無功調節能力，維持電網重要電源點的電壓水平穩定。
2.2三級電壓控制
三級電壓控制是一種能夠降低全網損耗的措施，能夠提高經濟效益，依照電網實時運行狀態，根據各個區域中樞母線電壓和二級無功電壓控制來實現三級電壓控制策略。三級無功電壓控制策略更加適合于低電壓接地的光伏電站，在進行控制中，除去一些常規優化計算之外，還需要考慮到廣發并網發電的運行特點。依照動態調整三級無功電壓的建模方式滿足電網調節的需求，在計算重要聯絡線蜈蚣設定范圍中，需要考慮各個區院內的調節能力，保證無功電壓運行能力。
3.光伏發電無功電壓協調控制策略分析
依照光伏電站接入電網的方式，采用合適的無功電壓控制策略。
3.1控制方案和原理分析
在本設計的控制方案中采用的控制策略主要由SCADA系統、無功協調控制器和MMS網絡通信組成，其中無功協調控制器以及電壓調節電子設備等都是采用總線方式來連接，光伏電站的數據采集和監控系統來實現監控和采集信息功能。
光伏電站無功控制策略核心模塊的協調控制器主要是由檢測模塊、電壓調節控制模塊、出發模塊以及通信模塊組成。檢測模塊的設計包括了系統電壓、電流采樣值的檢測;電壓調節控制模塊是將檢測模塊的測量值與設定值相比較，輸出信號;觸發模塊的設計主要是實現光伏電站逆變器以及電容組的控制;通信模塊的設計獲得調節指令，并將采樣值上傳到SCADA系統。光伏發電無功調節系統的設計包括了控制和調節子系統的設計，能夠精確計算到導通角等。
3.2調壓過程
在并網點上安裝電流、電壓互感器，測量電壓、電流，并比較電源偏差，ΔU=|Umea-Uref|，設置允許電壓誤差偏差的δ，與ΔU比較，辨識光伏電站與電網之間的阻抗X，計算光伏電站的無功目標值Qtarget=(Uref-Umea)/X+QmeaUref/Umea，判斷檢測到的電壓波動與短路時的允許電壓偏差帶的差異，如果是，立刻進入到經濟電壓控制策略，否則，通過分配策略將無功目標值依照光伏逆變器、電容器等進行協調控制。
假設光伏電站有m個SVC裝置、電容器k個、光伏逆變器n個，容量上限分別是Qs、QC、Qg，接頭位置滿足Qgmin≤Qg≤Qgmax;Qsmin≤Qs≤Qsmax;Qcmin≤QC≤Qcmax;tmin≤t≤tmax。分別計算光伏逆變器、SVC和電容器的總無功容量范圍。比較分析光伏電站的無功目標值與Qmea，得到無功增量ΔQ=Qtarget-Qmea，在本研究中僅僅討論ΔQ大于零的情況。如果ΔQ小于ΣQgtotal，無功調節由光伏逆變器實現，無功量依照等比例分配原則計算為ΔQ/n;如果ΣQgtotal≤ΔQ≤ΣQgtotal+ΣQstotal，無功電壓調節依靠光伏逆變器和SVC共同實現，ΣQstotal由逆變器提供，剩余的由SVC提供，SVC無功調節量為(ΔQ-ΣQstotal)/m;在ΣQgtotal+ΣQstotal≤ΔQ≤ΣQgtotal+ΣQstotal+ΣQctotal，無功電壓調節由光伏變電器、電容器組和SVC以及分接頭共同實現。
3.3仿真實驗
在本方針實驗中采用PSCAD/EMTDC搭建算例系統，仿真光伏電站容量是10MVA，光伏并網發電單元共10個，所有的單元均采用的是2臺500kw逆變器，全站共20臺。光伏逆變器母線電壓0.4kV，經過升壓變壓器并入電網，出組處安裝了10組電容器和5臺SVC，在光伏逆變器出口處接入5MW負荷。
圖1 光伏電站無功功率輸出
加入光伏電站正常運行情況下在2.6g時出現功率的波動情況，具體表現為增加為正常值的兩倍，現分析并網點在有無電壓控制下的無功功率變化情況，見圖1所示，加入無功電壓控制后，無功功率提高0.3p.u，SVC、電容器和光伏逆變器共同提供2.92Mvar無功功率。當符合波動時，如實不進行控制電壓為0.72p.u，不滿足電壓偏差值的顯示要求，在接入無功電壓控制后，滿足他要求，因此此設計能夠保證光伏電站電壓穩定，具有可行性和有效性。
【結束語】：
綜上所述，本文先簡單分析了光伏電站的無功電壓特點以及常見的控制策略，重點研究大規模光伏電站的無功電壓協調策略，以控制并網點的電壓為依據，計算無功需求，獲得更加合理的無功功率分配，仿真結果表示該策略具有可行性和有效性。
0 條