關于大型光伏電站無功電壓控制研究

陳莉榮

摘要：近年來隨著我國經濟與技術的發展，國內對于電力的需求越來越大，因此促進供電系統的安全穩定便越來越受到行業的重視。對于大型的光伏電站來說，其輸電端并網時，會影響電網的潮流以及分布情況，使電網中傳輸的各個節點的電壓產生波動。為了在保證電網合格功率和電壓的情況下穩定并網時公共連接點的電壓變化，本文通過對九區圖原理的研究應用，構建具體模型，對兩種不同電源型的大規模光伏電站的無功電壓控制策略進行了分析研究，以供參考。

關鍵詞：光伏電站;無功電壓;控制

大型光伏電站的無功電壓控制是一個較為復雜的體系，為了將整個體系具體化和形象化，本文將光伏電站中的逆變器和光伏陣列類比為等效的PV和PQ型可控電源，再進一步對變壓器、線路、電站等重要因素進行模型構建。具體分析兩種不同電源型的光伏電站具體情況，通過對工作過程中電站負荷與出力綜合變化情況的研究，在保證功率因數和電壓的前提下，提出了不同的光伏電站無功電壓控制策略。

構建光伏電站模型

并網系統的構造

光伏電站在進行并網的過程中會涉及到很多的項目，其中起著主要作用的包括匯集線路、光伏陣列以及升壓變壓器，它們在并網系統中需要連接到相應的并網點（稱為POI），最后再經由傳輸線路接入到PCC。這就是光伏電站并網的基本系統，并網完成后電壓的測量點一般可以選擇POI或者PCC，以下為了便于研究，我們主要探究PCC作為無功電壓控制點的情況[1]。

光伏電站的模型

首先建立逆變器以及光伏陣列的等效模型。具體構建過程為：整體上按照電站實際的潮流計算標準進行方案的選擇，若逆變器使用了恒功率控制方法或者電流源輸出的模式，則選擇PQ等效可控電源的方案進行研究;若逆變器使用了恒電壓控制方法或者電壓源輸出的模式，則選擇PV等效可控電源的方案進行研究。其次，在研究方案中保留了大型光伏電站中的交流一次系統，依舊使用了交流一次系統中的典型參數。總的來講，文中構造的大型光伏電站模型重要內容有三項，即PQ可控等效電源、PV可控電源電源以及交流一次系統。

光伏電站無功電壓控制研究

大型光伏電站的無功電壓控制系統結構

（1）大型光伏電站的無功電壓控制系統有兩套控制設計方案。第一，給定地區自動電壓控制（AVC）PCC電壓值以及供電功率因數值，將整個光伏電站以自動電壓控制系統的給定值為前提，參與進無功電壓控制系統中。第二，不提前給定主要因素數據值，用光伏電站直接采集的PCC電壓以及功率因數的實際測量值來驗證假設的結果，并按照提前設計的策略進行電壓控制。

（2）探究大型光伏電站的無功電壓控制系統實現方式。總的來講，大型光伏電站無功電壓控制的實現方式有兩種，一個是就地控制，另一個是遠程控制。其中就地控制對光伏電站的無功電壓控制過程不用經過調度中心，能夠直接運用控制裝置來實現控制功能。而遠程控制則相反，在實現遠光伏電站無功電壓的控制過程中一定要經過調度中心，并最終按照調度中心的指令開展無功電壓的控制活動[2]。

研究大型光伏電站無功電壓控制系統中主要包含的結構有：遠動終端、無功電壓控制裝置、主站服務器等。其中遠動終端是連接調度中心以及主站服務器的中心點，也是兩者的信息交匯點。調度中心的作用是識別電站類型以及發出PCC無功電壓的相關控制指令。然后由無功電壓控制系統主站做出反應并接收調度中心的指令，最后由無功電壓控制裝置接收調節指令，實現控制目標。

PQ電源大型光伏電站無功電壓控制策略研究

（3）研究目標。在進行研究之前需要先對實驗情況進行預分析，確定方案控制的目標。對于PQ電源型光伏電站來說，用等效PQ電源接入電網將會對PCC電壓和功率因數產生一定的影響，而控制電壓的前提是保證PCC 電壓以及功率因數的合格，因此，我們要分別考慮電壓或者功率因數其中一個因素產生變化無法滿足前提控制要求的情況，根據預設的不同結果分別設置多級控制目標[3]。

（4）控制方法。一般情況下，我們可以通過對SVG補償量和逆變器功率因數的不同調節來實現PQ電源型光伏電站無功電壓的控制。具體分析的話，首先由于逆變器自身具有較大的無功剩余容量，所以逆變器的數值變化對于無功電壓的影響最大，當出現無功補償情況時我們優先選擇調節逆變器，然后再考慮調節SVG。對此有人提出可以通過變壓器調節的方式來實現無功電壓的控制，這個方法理論上是可行的，但是因為變壓器對各節點電壓的控制是通過改變系統無功功率分布來實現的，而PQ可控型電源所提供的無功是恒定的，所以通過變壓器調節的方式進行無功電壓控制取得的效果并不好，在實際中基本不使用這個方法。

PV電源大型光伏電站無功電壓控制策略研究

（1）研究目標。對于PV電源來說，它接入大型光伏電站則會對PCC電壓產生影響，一定程度上使 PCC 電壓的功率因數降低，所以在設定控制研究目標時，可以略微降低電壓的功率因數數值，提高方案的可行性和準確性。

（2）控制方法。對于PV 電源性光伏電站無功電壓的控制過程來說，我們主要使用的控制方法有： SVG 補償量調節、主變壓器分接頭以及逆變器交流側電壓調節。根據實際情況的調查可以發現，在以上三個調節方法中，控制效果最好的是逆變器電壓調節，其次是SVG補償量的調節，與PQ電源型光伏電站無功電壓控制一樣，變壓器的電壓調節的效果并不好。

電源大型光伏電站無功電壓控制過程注意事項

（1）對于PQ 電源式大型光伏電站，如果采用調節逆變器功率因數的方法進行電壓控制，使其產生的無功與電站系統的無功損耗相抵消，技術人員要注意不需要再次進行SVG 的無功補償。

（2）對于PQ 電源式大型光伏電站，技術人員應遵循等功率的準則對逆變器的功率因數進行調節;但在PV 電源式大型光伏電站中則采用等電壓的原則實現對電壓的控制調節，從而改善環流現象。

三、結語

本文通過對兩種不同電源的光伏電站的無功電壓控制分析，提出了不同的無功電壓控制策略，希望能夠推進大型光伏電站無功電壓的深入研究，促進行業的可持續發展。

參考文獻：

[1]卓越，向盼.關于大型光伏電站無功電壓控制研究[J].科技風，2018（28）：158-159.