SVG在光伏發(fā)電站內動態(tài)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(wěn)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(guī)的能源發(fā)電區(qū)分開來，光伏發(fā)電系統輸出的功率存在不穩(wěn)定的問題，容易受到有無光照、溫度變化等環(huán)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(wěn)定狀態(tài)。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(fā)生器SVG

SVG（靜止型動態(tài)無功發(fā)生器）是一種IGBT全控式有源型無功發(fā)生器，將電抗器連接橋式變流器上，可以發(fā)出或吸收無功功率，從而使SVG調節(jié)的電壓更平穩(wěn)的柔性電壓來達到動態(tài)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(fā)和停發(fā)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(xù)平穩(wěn)。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(fā)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(fā)電單元。5個光伏發(fā)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(guī)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(tài)響應過程不超過30ms。要想確保無功功率有一定調節(jié)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(jié)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(jié)。

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(fā)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(guī)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(fā)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(fā)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.