关于大型光伏电站无功电压控制研究

陈莉荣

摘要：近年来随着我国经济与技术的发展，国内对于电力的需求越来越大，因此促进供电系统的安全稳定便越来越受到行业的重视。对于大型的光伏电站来说，其输电端并网时，会影响电网的潮流以及分布情况，使电网中传输的各个节点的电压产生波动。为了在保证电网合格功率和电压的情况下稳定并网时公共連接点的电压变化，本文通过对九区图原理的研究应用，构建具体模型，对两种不同电源型的大规模光伏电站的无功电压控制策略进行了分析研究，以供参考。

关键词：光伏电站;无功电压;控制

大型光伏电站的无功电压控制是一个较为复杂的体系，为了将整个体系具体化和形象化，本文将光伏电站中的逆变器和光伏阵列类比为等效的PV和PQ型可控电源，再进一步对变压器、线路、电站等重要因素进行模型构建。具体分析两种不同电源型的光伏电站具体情况，通过对工作过程中电站负荷与出力综合变化情况的研究，在保证功率因数和电压的前提下，提出了不同的光伏电站无功电压控制策略。

构建光伏电站模型

并网系统的构造

光伏电站在进行并网的过程中会涉及到很多的项目，其中起着主要作用的包括汇集线路、光伏阵列以及升压变压器，它们在并网系统中需要连接到相应的并网点（称为POI），最后再经由传输线路接入到PCC。这就是光伏电站并网的基本系统，并网完成后电压的测量点一般可以选择POI或者PCC，以下为了便于研究，我们主要探究PCC作为无功电压控制点的情况[1]。

光伏电站的模型

首先建立逆变器以及光伏阵列的等效模型。具体构建过程为：整体上按照电站实际的潮流计算标准进行方案的选择，若逆变器使用了恒功率控制方法或者电流源输出的模式，则选择PQ等效可控电源的方案进行研究;若逆变器使用了恒电压控制方法或者电压源输出的模式，则选择PV等效可控电源的方案进行研究。其次，在研究方案中保留了大型光伏电站中的交流一次系统，依旧使用了交流一次系统中的典型参数。总的来讲，文中构造的大型光伏电站模型重要内容有三项，即PQ可控等效电源、PV可控电源电源以及交流一次系统。

光伏电站无功电压控制研究

大型光伏电站的无功电压控制系统结构

（1）大型光伏电站的无功电压控制系统有两套控制设计方案。第一，给定地区自动电压控制（AVC）PCC电压值以及供电功率因数值，将整个光伏电站以自动电压控制系统的给定值为前提，参与进无功电压控制系统中。第二，不提前给定主要因素数据值，用光伏电站直接采集的PCC电压以及功率因数的实际测量值来验证假设的结果，并按照提前设计的策略进行电压控制。

（2）探究大型光伏电站的无功电压控制系统实现方式。总的来讲，大型光伏电站无功电压控制的实现方式有两种，一个是就地控制，另一个是远程控制。其中就地控制对光伏电站的无功电压控制过程不用经过调度中心，能够直接运用控制装置来实现控制功能。而远程控制则相反，在实现远光伏电站无功电压的控制过程中一定要经过调度中心，并最终按照调度中心的指令开展无功电压的控制活动[2]。

研究大型光伏电站无功电压控制系统中主要包含的结构有：远动终端、无功电压控制装置、主站服务器等。其中远动终端是连接调度中心以及主站服务器的中心点，也是两者的信息交汇点。调度中心的作用是识别电站类型以及发出PCC无功电压的相关控制指令。然后由无功电压控制系统主站做出反应并接收调度中心的指令，最后由无功电压控制装置接收调节指令，实现控制目标。

PQ电源大型光伏电站无功电压控制策略研究

（3）研究目标。在进行研究之前需要先对实验情况进行预分析，确定方案控制的目标。对于PQ电源型光伏电站来说，用等效PQ电源接入电网将会对PCC电压和功率因数产生一定的影响，而控制电压的前提是保证PCC 电压以及功率因数的合格，因此，我们要分别考虑电压或者功率因数其中一个因素产生变化无法满足前提控制要求的情况，根据预设的不同结果分别设置多级控制目标[3]。

（4）控制方法。一般情况下，我们可以通过对SVG补偿量和逆变器功率因数的不同调节来实现PQ电源型光伏电站无功电压的控制。具体分析的话，首先由于逆变器自身具有较大的无功剩余容量，所以逆变器的数值变化对于无功电压的影响最大，当出现无功补偿情况时我们优先选择调节逆变器，然后再考虑调节SVG。对此有人提出可以通过变压器调节的方式来实现无功电压的控制，这个方法理论上是可行的，但是因为变压器对各节点电压的控制是通过改变系统无功功率分布来实现的，而PQ可控型电源所提供的无功是恒定的，所以通过变压器调节的方式进行无功电压控制取得的效果并不好，在实际中基本不使用这个方法。

PV电源大型光伏电站无功电压控制策略研究

（1）研究目标。对于PV电源来说，它接入大型光伏电站则会对PCC电压产生影响，一定程度上使 PCC 电压的功率因数降低，所以在设定控制研究目标时，可以略微降低电压的功率因数数值，提高方案的可行性和准确性。

（2）控制方法。对于PV 电源性光伏电站无功电压的控制过程来说，我们主要使用的控制方法有： SVG 补偿量调节、主变压器分接头以及逆变器交流侧电压调节。根据实际情况的调查可以发现，在以上三个调节方法中，控制效果最好的是逆变器电压调节，其次是SVG补偿量的调节，与PQ电源型光伏电站无功电压控制一样，变压器的电压调节的效果并不好。

电源大型光伏电站无功电压控制过程注意事项

（1）对于PQ 电源式大型光伏电站，如果采用调节逆变器功率因数的方法进行电压控制，使其产生的无功与电站系统的无功损耗相抵消，技术人员要注意不需要再次进行SVG 的无功补偿。

（2）对于PQ 电源式大型光伏电站，技术人员应遵循等功率的准则对逆变器的功率因数进行调节;但在PV 电源式大型光伏电站中则采用等电压的原则实现对电压的控制调节，从而改善环流现象。

三、结语

本文通过对两种不同电源的光伏电站的无功电压控制分析，提出了不同的无功电压控制策略，希望能够推进大型光伏电站无功电压的深入研究，促进行业的可持续发展。

参考文献：

[1]卓越，向盼.关于大型光伏电站无功电压控制研究[J].科技风，2018（28）：158-159.