光伏電站低電壓穿越時的無功控制策略探討

王超+趙龍+劉強+李宇光

摘 要 隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，其對光伏電站低電壓穿越時控制措施的實施提出了更高的要求，因而在此基礎(chǔ)上，為了打造良好的電網(wǎng)運行空間，要求電力部門在對光伏電站進行操控過程中應(yīng)注重以RTDS實時仿真系統(tǒng)平臺的搭建形式全面掌控到無功策略實施現(xiàn)狀，并及時發(fā)現(xiàn)無功設(shè)備運行過程中凸顯出的相應(yīng)問題，對其進行有效處理。本文從并網(wǎng)光伏電站低電壓穿越要求分析入手，并詳細闡述了無功控制策略的實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞 光伏電站；低電壓；無功控制

中圖分類號 TM6 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）160-0182-01

大量光伏接入電網(wǎng)的現(xiàn)象威脅到了電網(wǎng)運行環(huán)境的安全性、穩(wěn)定性，因而在此基礎(chǔ)上，為了確保光伏發(fā)電系統(tǒng)基于電壓脫落故障的基礎(chǔ)上不脫離電網(wǎng)，要求相關(guān)技術(shù)人員在對光伏發(fā)電系統(tǒng)進行操控過程中應(yīng)注重提高系統(tǒng)低電壓穿越能力，即LVRT，由此實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，并就此滿足當前居民生活、生產(chǎn)用電需求。以下就是對光伏電站低電壓穿越時無功控制策略的詳細闡述，望其能為當前電網(wǎng)運行環(huán)境的不斷完善提供有利的文字參考。

1 并網(wǎng)光伏電站低電壓穿越要求

就當前的現(xiàn)狀來看，并網(wǎng)光伏電站低電壓穿越要求主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

第一，我國光伏電站在可持續(xù)發(fā)展過程中逐漸呈現(xiàn)出“分散開發(fā)、低電壓就地接入”與“大規(guī)模開發(fā)、中高壓接入”并存的發(fā)展特點，因而在實踐運行過程逐漸呈現(xiàn)出不穩(wěn)定的運行狀態(tài)。因而在此基礎(chǔ)上，為了提高電網(wǎng)運行環(huán)境的穩(wěn)定性，要求國家電網(wǎng)公司在實踐運營過程中應(yīng)注重結(jié)合《光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)范》中要求，對光伏電站運行狀況進行實時監(jiān)控，并確保其始終處在不間斷并網(wǎng)運行的狀態(tài)下。

第二，在并網(wǎng)光伏電站低電壓穿越過程中亦應(yīng)注重將最低電壓值ULO維持在等于額定電壓0.9倍的狀態(tài)下，同時設(shè)定光伏電站運行區(qū)域時間T1為1s、T2為3s，最終由此滿足電網(wǎng)運行需求，達到最佳的運行狀態(tài)。

第三，并網(wǎng)光伏站低電壓穿越過程中要求無功電流為0，因而相關(guān)技術(shù)人員在對光伏發(fā)電系統(tǒng)進行操控過程中應(yīng)注重確保其故障后無功電流為IB=kIN（△U/UN）（k≥2），由此滿足電網(wǎng)運行需求，形成穩(wěn)定的電網(wǎng)運行狀態(tài)。

2 光伏電站低電壓穿越時的無功控制策略

2.1 無功控制策略的基本思想

當大量的光伏系統(tǒng)接入到電網(wǎng)運行環(huán)境中時，將就此誘發(fā)擾動或故障現(xiàn)象，為此，部分國家電網(wǎng)公司在對電網(wǎng)運行環(huán)境進行操控過程中致力于將無功補償裝置置入到光伏電站環(huán)境下，最終由此緩解了電網(wǎng)故障問題，但忽視了光伏逆變器性能的發(fā)揮。因而在此基礎(chǔ)上，為了打造良好的電網(wǎng)運行空間，應(yīng)注重在10kV或者35kV交流母線接入電網(wǎng)中時，以無功整定的形式將控制點電壓變化情況轉(zhuǎn)化為無功輸出參考值，且依據(jù)逆變器無功輸出參考信號，支撐控制點電壓，達到最佳的系統(tǒng)運行效果。同時，在無功控制策略基本思想設(shè)定過程中亦應(yīng)注重明晰光伏逆變器所發(fā)出的無功功率，即：Qrefi=QrefQimax/Qtotalmax[1]，并明晰Qref、QL、Qtotalmax分別表示無功參考量、逆變器無功功率極限、光伏電站無功功率極限，最終就此支撐無功控制措施的實施。

2.2 平臺搭建控制措施

光伏逆變器在無功控制過程中起著至關(guān)重要的影響作用，因而在此基礎(chǔ)上，當前國家電網(wǎng)公司在對電網(wǎng)運行環(huán)境進行操控過程中應(yīng)著重提高對此問題的重視程度，并注重在無功控制措施實施過程中搭建三相六橋并網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)，從而由此實現(xiàn)光伏直流電向三相交流電的轉(zhuǎn)變。同時，由于在光伏電站運行過程中逆變器輸出關(guān)系著低電壓穿越效果，因而在平臺搭建控制措施實施過程中應(yīng)注重強調(diào)對內(nèi)環(huán)有功電流進行控制，且實時控制有功電流給定值，規(guī)避輸出電流不標準現(xiàn)象的凸顯影響到系統(tǒng)整體運行狀態(tài)。例如，某電網(wǎng)公司在對光伏電站進行操控過程中即依據(jù)自身電網(wǎng)運行狀況制定了平臺搭建控制措施，從而在并網(wǎng)點交流側(cè)電壓瞬間下降80%的故障現(xiàn)象發(fā)生時，光伏電站仍未發(fā)生脫網(wǎng)現(xiàn)象，即處在穩(wěn)定的電網(wǎng)運行狀態(tài)[2]。同時，該電網(wǎng)公司在平臺搭建措施實施過程中，亦注重強調(diào)向電網(wǎng)輸出0.1pu無功功率，最終將并網(wǎng)控制點電壓落差由原有的0.8倍調(diào)整至0.6倍，滿足了電網(wǎng)運行需求。

2.3 無功控制措施

在光伏電站低電壓穿越時強調(diào)無功控制措施的實施亦是至關(guān)重要的，為此，應(yīng)注重從以下幾個層面入手：

第一，國家電網(wǎng)公司在對光伏電站低電壓穿越環(huán)境進行操控過程中應(yīng)注重將“滿足功率因素要求”設(shè)定為控制目標，同時注重強調(diào)對35kV變壓器功率因素的控制，且確保變壓器始終處在滯后0.95s的運行狀態(tài)，由此規(guī)避電網(wǎng)損耗現(xiàn)象的凸顯，達到最佳的電網(wǎng)運行狀態(tài)[3]。

第二，在無功控制措施實施過程中注重強調(diào)對輸電損耗的計算亦是至關(guān)重要的，為此，國家電網(wǎng)公司相關(guān)工作人員在對電網(wǎng)運行環(huán)境進行操控過程中應(yīng)注重嚴格遵從計算公式：△P=R·P2U2+Q2U2，同時結(jié)合線路壓降計算公式：△U=（P·R+Q·X）U，且R、X、U分別表示線路電阻、線路電抗、母線電壓，由此在計算過程中獲取到輸電損耗信息，繼而以“無功切除”或“無功投入”兩種形式對區(qū)域無功現(xiàn)象進行控制，達到最佳的控制狀態(tài)。從以上的分析中即可看出，在電網(wǎng)運行過程中落實無功補償措施是非常必要的，為此，應(yīng)提高對其的重視程度。

3 無功控制策略的實現(xiàn)

在無功控制策略實施過程中主要涵蓋了功率因數(shù)控制模式、電壓控制模式2種控制方法，而功率因數(shù)控制模式的實現(xiàn)，要求相關(guān)技術(shù)人員在對光伏電站進行操控過程中應(yīng)注重將調(diào)度需求作為指標，對功率因數(shù)模式進行設(shè)定，并注重向電網(wǎng)輸入無功功率，由此規(guī)避電網(wǎng)擾動及故障現(xiàn)象的凸顯，同時在故障現(xiàn)象發(fā)生時，迅速切換至電壓控制模式，且依據(jù)電壓偏差情況，對無功功率輸出情況進行調(diào)整。此外，由于電壓偏△U與無功輸出參考量Qref存在著密切聯(lián)系，因而在區(qū)域無功控制工作開展過程中應(yīng)著重提高對此問題的重視程度，且注重將無功參考量控制在合理化范圍內(nèi)[4]。

為了緩解電網(wǎng)擾動等故障現(xiàn)象的凸顯，實施無功控制措施是非常必要的，為此，相關(guān)技術(shù)人員在對電網(wǎng)環(huán)境進行操控過程中應(yīng)著重提高對此問題的重視程度，并注重加快無功控制步伐。

4 結(jié)論

綜上可知，隨著社會的不斷發(fā)展，為了滿足居民用電需求，逐漸將大量的光伏電站系統(tǒng)接入到電網(wǎng)中，誘發(fā)了電網(wǎng)損耗現(xiàn)象，且就此影響到了電能傳輸?shù)母咝?。為此，當代國家電網(wǎng)公司在可持續(xù)發(fā)展過程中為了穩(wěn)固自身在市場競爭中的地位，應(yīng)注重強調(diào)光伏電站低電壓穿越時無功控制措施的實施，最終由此來實現(xiàn)對電網(wǎng)無功現(xiàn)象的控制，并就此提升整體電網(wǎng)運行環(huán)境的穩(wěn)定性、安全性，迎合當前社會發(fā)展需求。

參考文獻

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[2]賈利虎，朱永強，孫小燕，等.基于模型電流預測控制的光伏電站低電壓穿越控制方法[J].電力系統(tǒng)自動化，2015，14（7）：68-74.

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