10kV～35kV集中式光伏發電站的無功補償容量計算方法

樂瑤　王繼偉

摘 要：文章分析了通過10kV～35kV電壓等級集中接入系統的光伏發電站的無功補償容量確定所需考慮的因素，并以某10kV電壓等級接入的光伏電站為例，給出了光伏發電站的無功補償容量計算方法，并得出光伏發電站的電壓調節應充分利用逆變器的動態無功調節能力的結論。

關鍵詞：光伏發電站；無功補償；電壓調節；功率因數

引言

為響應國家能源政策，近年來光伏發電站有了飛速發展，總體建設規模有了顯著提高。光伏發電站的類型主要有兩種：一種是集中接入系統變電站的集中式光伏發電站；另一種是接入用戶內部的分布式光伏發電站。對于接入用戶內部的分布式光伏發電站，其有功、無功的運行調節宜與所接用戶簽訂協議，并做好調節控制策略。對于集中匯流接入公網系統的集中式光伏發電站，其有功無功的運行調節宜與公網系統相互協調，光伏發電站接入后不能影響公網系統的電壓質量和無功調節能力。

1 光伏發電站無功補償計算的基本原則

根據《光伏發電站接入電力系統技術規定》（GB/T 19964-2012）第6.2.1條規定，光伏發電站的無功容量應按照分（電壓）層和分（電）區基本平衡的原則進行配置，并滿足檢修要求。第6.2.2條規定，通過10kV～35kV電壓等級并網的光伏發電站功率因數應能在超前0.98～滯后0.98范圍內連續可調，有特殊要求時，可做適當調整以穩定電壓水平。

2 逆變器的無功調節能力對無功補償容量的影響

根據《光伏發電站接入電力系統技術規定》（GB/T 19964-2012）第6.1.2條，光伏發電站安裝的并網逆變器應滿足額定有功出力下功率因數在超前0.95～滯后0.95的范圍內動態可調。而實際逆變器的無功調節能力不一定達到上述要求；其控制策略和響應時間也不一定能得到電網公司的認可。如果逆變器的調節能力不能達到上述要求，那么其缺失的調節能力則需要另外加裝動態無功補償裝置來彌補。相對逆變器調節能力達到上述要求的情況，加裝的動態無功補償裝置容量將有所增加。

3 光伏發電站電壓偏差要求

根據《光伏發電站無功補償技術規范》（GB/T 29321-2012）第4條要求：

光伏發電站并網點電壓偏差應符合下列要求：（1）通過10（6）kV電壓等級接入電網的光伏發電站，其并網點電壓偏差為相應系統標稱電壓的±7%。（2）通過35kV～110kV電壓等級接入電網的光伏發電站，其并網點電壓偏差為相應系統標稱電壓的-3%～+7%；事故后恢復電壓為系統標稱電壓的±10%。在系統公共連接點（PCC）的電壓達到邊界值時，光伏發電站并網點的電壓能否滿足上述要求，需要進行驗算。

4 工程算例

某8MWp的光伏發電站通過1回10kV線路接入系統，各出力下，逆變器輸出的功率因數如表1所示。滿發時，各元件的充電功率和無功損耗如表2所示。

若逆變器無功可動態調節，則可不裝設動態無功補償裝置，對應無功補償容量計算如表3所示。

若逆變器不具備動態調節能力，則需新增無功補償裝置補足調節范圍，動態無功補償裝置的調節范圍在1.7809Mvar（容性）～1.4680Mvar（感性）之間，具體見表4。由此可知，在逆變器不具備無功動態調節能力的情況下，勢必會增加光伏發電站的動態無功補償裝置的容量，從而增加占地和投資。

不論逆變器是否具備動態無功調節的能力，均需對電壓偏差進行校驗，當PCC電壓達到上限10.7kV時，光伏并網點的電壓偏差不能超過10.7kV，即送出線路的無功損耗和充電功率需由光伏電站完全平衡。校驗結果見表5。由表中結果可知，并網點的功率因數未超過超前0.98～滯后0.98的范圍，能滿足電壓調節的需求。

5 結束語

（1）光伏電站的無功補償容量的確定，需考慮無功平衡和電壓調節兩方面。（2）光伏電站的無功調節能力很大程度上取決于逆變器的無功調節能力，光伏電站應優先利用逆變器的動態無功調節能力。

參考文獻

[1]GB/T 19964-2012.光伏發電站接入電力系統技術規定[S].

[2]GB/T 29321-2012.光伏發電站無功補償技術規范[S].