SVG在光伏發電站內動態無功補償的選型計算

趙悅+王世榮

摘 要：當前，我國的光伏容量逐年在提升，處于世界第一的位置，光伏電站配置無功補償裝置在光伏輸送容量和系統穩定性提高方面有著顯著的作用，還能防止電壓崩潰[1]。文章簡單介紹了SVG的基本工作原理及系統組成，并對其在光伏電站中的選型依據進行分析。最后，根據具體實例，提出無功配置方案，對實際工程有指導價值。

關鍵詞：光伏；SVG；無功補償

中圖分類號：TM917 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）19-0045-02

引言

與常規的能源發電區分開來，光伏發電系統輸出的功率存在不穩定的問題，容易受到有無光照、溫度變化等環境因素的影響，通過對系統無功功率的調整可以使并網運行中的點電壓實現穩定狀態。當夜晚沒有光照時，有功出力為零，SVG可作為線路無功補償裝置來加強線路的輸電能力[2]。

1 靜止型無功發生器SVG

SVG（靜止型動態無功發生器）是一種IGBT全控式有源型無功發生器，將電抗器連接橋式變流器上，可以發出或吸收無功功率，從而使SVG調節的電壓更平穩的柔性電壓來達到動態無功補償的要求[3]。SVG是由功率模塊、啟動和控制部分組成的。它的基本電路構造如圖1所示。

2 光伏電站中SVG的作用

2.1無功補償能力強

光伏電站大多選用電纜接線，電纜自身相當于圓柱體的電容器裝置。當光伏電站處于光伏滿發和停發兩種狀況下需要無功補償，無功補償分別為容性和感性的，SVG可以使這兩種無功補償更高效更持續平穩。如果選型適當，功率因數可趨于1.0。

2.2 抑制諧波能力強

SVG通過運用橋式電路的PWM技術能夠消除逆變器產生的低次諧波。高次諧波隨不能夠被完全消除，但也可以相應程度的降低，這樣就不需要在光伏電站中再配置其他的消除諧波的裝置[4]。

3 光伏電站中SVG選型依據

3.1線路產生的感性無功功率

3.2 計算線路產生的容性充電功率

式中，QC和Q'C為電纜和架空線路產生的容性充電功率；B為電納。

3.3 計算變壓器無功損耗

式中，QF和QN分別為變壓器空載和短路無功損耗，單位為kvar；US%為電壓器短路電壓百分數。I0%為空載電流百分數。

4 某光伏電站工程實例分析

就某安裝總容量為30MWp的光伏電站設計來講，該電站有30個1MWp的光伏發電模塊單元，每兩臺500kW的逆變器接入一臺100kvA的升壓變壓器，將輸出電壓由315v升壓到35kV，從而構成1MWP的光伏發電單元。5個光伏發電模塊單元會連接成一個集電線路。分別將6回35kV集電線路接入35kV開關站的母線，通過5.7km（LGJ-3*240）的架空線專線接人上級變電站。35kV匯集線ZR-YJV22-26/35-3*70電纜長度共5.115km。ZR-YJV22-26/35-3*95電纜長度5.55 km，I0%為0.4，US%為6.5[5]。線路參數見表1。

4.1 計算光伏電站感性充電無功功率

光伏電站感性無功功率總和：

4.2計算光伏電站容性充電無功功率

光伏電站總的容性充電功率：

國家電網對光伏電站并入電網作出了相關規定，根據光伏電站總光伏裝機容量的30%的裕度要求，同時要求狀態響應過程不超過30ms。要想確保無功功率有一定調節容量，要求光伏電站在無功功率補償配置方面既要補償自身無功損耗，還要給系統留有無功備用[6]，建議在光伏升壓站每段35kV母線上配置1組9Mvar的SVG。調節范圍限定在負9Mvar（感性）到正9Mvar（容性之間），SVG根據電壓或功率因數兩種模式調節。

參考文獻：

[1]孟慶天，李莉美.光伏電站無功補償容量分析[J].電力電容器與無功補償，2012，33（6）：53-5.

[2]國家電網公司促進新能源發展白皮書（2016）[S].國家電網公司，2016.

[3]李廣磊，李筍，孫樹敏，等.基于STATCOM和LCC——MTDC技術的大規模風電并網技術研究[J].電力系統保護與控制，2014，42（5）：32-39.

[4]莊文柳，張秀娟，劉文華.靜止無功發生器SVG原理及工程應用的若干問題[J].華東電力，2009，8（37）：1295-1299.

[5]朱彥瑋，賈春娟，李瑋，等.大中型光伏電站無功補償配置研究[J].電器與能效管理技術，2014（20）：55-59.

[6]付文秀，范春菊.SVG在雙饋風力發電系統電壓無功控制中的應用[J].電力系統保護與控制，2015，43（3）：61-68.