大型光伏電站無功電壓控制策略

1、大型光伏電站無功電壓控制策略 大型光伏電站無功電壓控制策略周 林 邵念彬（重慶大學 輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國家重點實驗室，重慶 400030）摘要:對于大型光伏電站有功出力的波動不僅會造成并網(wǎng)點電壓越限也會造成電站內(nèi)部局部電壓過高導(dǎo)致保護動作使得逆變器脫網(wǎng)。 分析了光伏電站并網(wǎng)點電壓及站內(nèi)各光伏發(fā)電單元并網(wǎng)電壓的影響因素提出了一種考慮站內(nèi)電壓分布的大型光伏電站無功電壓控制策略。 該控制方法通過實時檢測并網(wǎng)點電壓與參考值比較，并通過

2、PI 控制器自動獲取維持并網(wǎng)點電壓所需的無功需求量實現(xiàn)并網(wǎng)點電壓的動態(tài)調(diào)節(jié)通過實時調(diào)節(jié)逆變器的無功輸出實現(xiàn)站內(nèi)電壓均勻分布。應(yīng)用靈敏度的分析方法表示無功與電壓間的關(guān)系給出了PI 控制器參數(shù)的設(shè)計過程并將以站內(nèi)電壓均勻分布為目標的無功優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為可以快速準確求解的帶約束條件的非線性規(guī)劃模型， 對該模型進行求解計算出無功補償裝置及各組光伏發(fā)電單元的無功參考量在保證并網(wǎng)點電壓穩(wěn)定的基礎(chǔ)上改善站內(nèi)電壓分布保證光伏電站的穩(wěn)定運行。 最后通過仿真

3、計算驗證了該控制策略的正確性和可行性。關(guān)鍵詞：光伏；發(fā)電；大型光伏電站；電壓波動；無功控制；電壓控制；靈敏度；電壓分布中圖分類號：TM 615 文獻標識碼：ADOI：10.16081／j.issn.1006－6047.2016.04.0180 引言 引言近年來隨著光伏產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展， 系統(tǒng)成本不斷降低， 光伏并網(wǎng)技術(shù)逐漸成熟， 建設(shè)大型并網(wǎng)光伏電站成為大規(guī)模利用太陽能的有效方式［1］。不同于分布式光伏發(fā)電，大型光伏電站多建立在荒漠地區(qū)，

4、當?shù)刎摵伤捷^低， 所接入地區(qū)電網(wǎng)的短路容量較小， 大量的光伏電力需要高壓長距離輸電線路外送［2-3］。由于光伏發(fā)電受光照影響較大，光照的波動會引起有功輸出的波動，從而導(dǎo)致并網(wǎng)點電壓波動甚至越限［4］，因此大型光伏電站必須具備無功電壓控制能力［5］。目前針對光伏電站電壓控制的研究多集中在分布式發(fā)電領(lǐng)域。 分布式光伏發(fā)電的調(diào)壓方式主要有利用儲能裝置［6 - 7］、無功補償裝置、逆變器無功功率控制［8］。儲能裝置可以平抑有功波動但會增加系統(tǒng)

5、成本， 且控制復(fù)雜； 無功補償裝置調(diào)壓忽略了逆變器的無功輸出能力； 逆變器無功功率控制主要針對本地負載的無功補償， 不能實現(xiàn)光伏電站的無功獨立控制。此外， 德國電氣工程師協(xié)會提出了適用于分布式光伏發(fā)電的4 種無功控制策略： 恒無功功率Q 控制、恒功率因數(shù) cos φ 控制、基于光伏有功出力的 cosφ （P）控制及基于并網(wǎng)點電壓幅值的 Q（U）控制策略［9］。但這 4 種控制策略僅針對單臺逆變器，并不適用于大型光伏電站。不同于分布式光伏

6、發(fā)電， 大型光伏電站內(nèi)部無功源包括逆變器和無功補償裝置， 因此大型光伏電站的無功電壓控制必然涉及逆變器與無功補償裝置以及各逆變器的協(xié)調(diào)控制。 文獻［10］提出了以并網(wǎng)點電壓以及并網(wǎng)點功率因數(shù)為控制目標的控制策略；文獻［ 11］將大型光伏電站內(nèi)部的無功源分為 3 層， 提出了 3 層無功控制策略。 但以上文獻都只針對并網(wǎng)點電壓進行控制，未研究電站內(nèi)部的電壓分布情況。大型光伏電站通常由多組光伏發(fā)電單元 PVGU（PV Generation