光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點電壓升高調整原理及策略

白海波

中電國際技術股份有限公司

光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點電壓升高調整原理及策略

白海波

中電國際技術股份有限公司

對于大規(guī)模的光伏發(fā)電系統(tǒng)在進行并網(wǎng)運行的時候，要求其占用的容量逐漸提升，其對于電力系統(tǒng)的影響也會隨著慢慢增大。綜合經(jīng)濟視角進行分析，有功電流電壓調整策略對于發(fā)電容量有一定影響，而無功電流電壓調整策略，不僅不影響發(fā)電容量，還能夠實現(xiàn)電壓調整，提高系統(tǒng)利用率的作用，這就促進了光伏發(fā)電系統(tǒng)在并網(wǎng)運作效率上的優(yōu)化。

光伏發(fā)電 電力系統(tǒng) 電壓

1 電壓升高原理

我們常規(guī)實用的電力系統(tǒng)的配置仍很低，主要是高壓轉向低壓這樣一種單向的配電系統(tǒng)，這種系統(tǒng)不能夠潮流逆流。一般來講，高壓/中壓變壓器都配有著能夠自動調整電壓的抽頭，能夠做到承擔荷載的情況之下進行電壓調節(jié)；但是中壓/低壓變壓器一般來講是不配有這種自動調壓抽頭的，所以是不具備這種功能。那么為保障系統(tǒng)的安全性，電網(wǎng)的運營商一般都會要求光伏發(fā)電系統(tǒng)能夠利用隔離升壓變壓器，來接入低壓/中壓配電網(wǎng)絡，最終實現(xiàn)并網(wǎng)運行。

2 電壓升高調整原理及對策分析

大型光伏發(fā)電系統(tǒng)在進行并網(wǎng)之后，很有可能導致PCC（公共連接點）的電壓升高，所以一定要限制PCC電壓的驟升。德國對于中壓并入網(wǎng)光伏系統(tǒng)所導致的PCC電壓提升必須在2%以內，而低壓并網(wǎng)光伏系統(tǒng)所的標準是PCC電壓的提升在3%以內。我國對于供電電壓的允許偏差如下：（1）高于或等于35kV的正負電壓偏差值絕對值之和必須在10%以內；（2）而低于或等于10kV的三相供電，其電壓偏差值必須在±7%之間；（3）220V單相供電，電壓偏差值介于-10%～7%之間。

針對光伏發(fā)電系統(tǒng)的特點，當前可選取的電壓調整策略有：改善線路電力輸送阻抗參數(shù)、配置電能儲存設備、調控光伏發(fā)電系統(tǒng)的有效功率和無效功率的輸出等。但是對于輸電線路阻抗參數(shù)的優(yōu)化和電網(wǎng)加強建設的投資成本十分巨大，經(jīng)濟效用低，合理配置電能存儲設備這種也是同樣需要巨額資金作為前期投入，就當下的情況很難加以實施。當前我國新電網(wǎng)規(guī)范許可了光伏系統(tǒng)對有功、無功功率的調節(jié)，當前行之有效的方法便是對光伏發(fā)電系統(tǒng)所輸出的有功、無功功率進行實時控制。

2.1 有功電流電壓調整原理和策略

使用雙二階積分器同步坐標系鎖相環(huán)，實時檢測PC電壓相位與幅值，將設定的電壓參考幅值與第二瞬時的幅值進行比較，誤差經(jīng)過電壓PI調節(jié)器產(chǎn)生的電壓調整有功電流,疊加上預先設定的有功電流參考值，并將其作為新的有功電流參考值來控制光伏逆變器，最終實現(xiàn)PCC電壓的動態(tài)控制。

光伏發(fā)電系統(tǒng)在并網(wǎng)運作時，PCC的電壓升高會使光伏發(fā)電網(wǎng)系統(tǒng)并網(wǎng)并引入大量有功功率，所以最行之有效的處理辦法便是對光伏發(fā)電系統(tǒng)的有功功率輸出進行限制或減少，這樣才能保障電壓在輸出時能夠滿足電壓偏差限制的要求。在實行有功電流限制策略時，對于暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)的波形圖必須進行了解，PCC的本地負荷斷流的瞬間，其電壓會驟升，這時就要求電壓狀況必須受控于電壓調整器，加強PCC的綜合控制力度，這樣控制系統(tǒng)能夠達到有效的動態(tài)控制。

2.2 無功電流電壓調整原理與策略

無功電流電源調整在進行的時候，通常采用雙二階通用積分器來控制電力，方法則是通過對PCC電壓的具體相位、浮動數(shù)值來進行檢測，檢測得出的較粗電壓瞬時幅值與鎖定后幅值，將其進行PI調整然后獲取電壓調節(jié)的無功補償，對于無功電流的疊加設定提供參考并控制逆變器的整體數(shù)值，這樣來達到PCC的動態(tài)控制。綜上述原理，首先對PCC電壓的狀況預先調整，然后在進行調整的時候會顯示兩種形態(tài)的波形圖（暫態(tài)、穩(wěn)態(tài)），那么當PCC本地的負擔載荷斷流的一瞬間，逆變器就接收不到功率，這樣PCC的功率就不會在這基礎上發(fā)生變化，而電壓值的指數(shù)歸零后，不能正常運行單位功率反而會脫離整體的功率因數(shù)狀況。那么有功電流電壓在進行調解時，更及時的動態(tài)響應情況則尤為重要，有功電流電壓一但進行了調整，光伏發(fā)電系統(tǒng)卻仍是在單位功率因數(shù)的基礎上作用，這樣就會限制整體的單位功率因數(shù)，特別是對電壓的精度進行控制時，對于有功、無功兩種功率的調控策略測都有效，最后結合經(jīng)濟效能，先然選擇無功控制以達到更高經(jīng)濟收益。

3 總結

光伏發(fā)電系統(tǒng)在進行并網(wǎng)工作時，極有可能引起PCC電壓的驟升，通過從功率傳輸理論的視角來看PC電壓驟升的誘因，可見以動態(tài)控制的手段監(jiān)控瞬時電壓的有效性。再綜合經(jīng)濟視角進行分析，有功電流電壓調整策略對于發(fā)電容量有一定影響，而無功電流電壓調整策略，不僅不影響發(fā)電容量，還能夠實現(xiàn)電壓調整，提高系統(tǒng)利用率的作用，這就促進了光伏發(fā)電系統(tǒng)在并網(wǎng)運作效率上的優(yōu)化。

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