淺論光伏電站無功補償工程應用

高正 王世榮 丁恒

摘 要：光伏電站無功補償容量應結合接入電網(wǎng)系統(tǒng)的實際情況來選擇，配置合理的無功補償裝置，有效解決光伏電站內部擾動對電網(wǎng)系統(tǒng)電壓波動的影響，以實際光伏電站工程為例，給出光伏電站無功補償容量計算過程。

關鍵詞：光伏電站;接入電網(wǎng)點功率平衡;SVG無功補償

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.165

0 引言

近年來，在國家可再生能源發(fā)電政策的支持下，光伏發(fā)電裝機容量迅速增長，光伏電站接入電網(wǎng)系統(tǒng)時會造成系統(tǒng)電壓波動、諧波增大等。為滿足系統(tǒng)對光伏電站接入的要求，合理配置無功補償裝置，提高電站功率周數(shù)，減少電能輸送的損耗。結合實際工程配置適當?shù)臒o功補償裝置。

1 無功損耗計算

光伏電站配置的容性無功容量應能夠補償光伏發(fā)電站滿發(fā)時站內匯集線、主變壓器的全部感性無功及光伏發(fā)電站送出線路的一半感性無功之和，配置的感性無功的容量應能夠補償光伏發(fā)電站內全部充電無功功率及光伏發(fā)電站送出線路的一半充電無功功率。

2 光伏電站并網(wǎng)工程實例

某地光伏電站裝機容量為20MWp，以兩回35kV電纜線路接入66kV升壓站35kV側，共設20個1MW的逆變升壓單元，采用集散式逆變器，在每個升壓單元中，每個1MW集散式逆變器接15個組串，每個組串安裝20個260Wp的光伏組件，每15個組串接入一體化逆變升壓單元，其中包含1臺1MW集散式逆變器和1臺1MVA干式變壓器。66kV升壓站以1回66kV線路送至上級220kV變電站低壓側66kV母線上。

2.1 主要計算參數(shù)

（1）光伏場區(qū)35kV集電線路2回，每回所帶光伏陣列容量10MW。導線為電纜，選擇ZRC-YJV23-26/35-3×120mm2型號，電纜線路長度18km，電抗為0.105Ω/km。

（2）箱式變壓器型號S11-1000/38.5kV，變比38.52×2.5%/0.48kV

接線組別Yd11，阻抗電壓6.5%。

（3）66kV升壓變壓器型號SZ11-20000/66kV，變比668×1.25%/38.5kV

，接線組別Yn、d11，阻抗電壓9%。

2.2 無功損耗計算結果

光伏電廠投運后滿發(fā)時：

光伏場區(qū)35kV集電線路無功損耗為26.41kvar;

箱式變壓器無功損耗為1340kvar;

66kV升壓變壓器無功損耗為1160kvar;

66kV送出線路無功損耗的一半為85.67kvar;

光伏電廠投運后滿發(fā)最大無功損耗為2569.25kvar。

國家標準《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術規(guī)定》（GB/T19964-2012）中的要求，光伏發(fā)電站安裝的并網(wǎng)逆變器應滿足有功出力下功率因數(shù)在-0.95～+0.95的范圍內動態(tài)可調，并滿足在圖1所示矩形框內動態(tài)可調。

逆變器具備在功率因數(shù)-0.95～+0.95水平運行的能力。20MWp光伏電站最大可發(fā)無功約為6574kvar，這樣就不會給電力系統(tǒng)帶來任何無功負擔，還可以貢獻大部分無功出力。

3 光伏電站接入系統(tǒng)后動態(tài)無功配量分析

當發(fā)生光伏站內部常規(guī)擾動時（如機組啟停、電容器投切及其他可能引起電壓波動的情況），可能造成光伏電站電壓水平的瞬間抬升或跌落。這樣瞬時電壓波動，可以通過在光伏電站加裝動態(tài)無功補償裝置的方式，減小光伏電站內部常規(guī)擾動對電網(wǎng)及光伏電站電壓水平的影響。

3.1 光伏電站內部擾動對系統(tǒng)電壓的影響

分別考慮光伏電站接入系統(tǒng)后在冬大、冬小，以及加裝不同容量的動態(tài)無功補償裝置的運行方式，經(jīng)計算得出表1和表2。

系統(tǒng)變電站電壓仍滿足-3%～+7%的運行要求，系統(tǒng)可以承受該邊界值的變化。

結合電網(wǎng)實際情況及光伏電站無功配置原則，避免無功補償設備不能充分發(fā)揮能力，造成資源浪費。經(jīng)計算，光伏電站出力的投切，對系統(tǒng)電站和升壓站電壓波動具有一定影響，最為嚴重的情況即為光伏電站滿發(fā)出力全切或光伏電站從零出力到全投的情況。系統(tǒng)66kV母線電壓最大波動均為-0.0026p.u.～0.0019p.u.。這種由于光伏電站機組投切造成的系統(tǒng)電壓波動，對系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行存在一定的影響，可以考慮通過在光伏電站加動態(tài)無功補償裝置，以平復系統(tǒng)電壓波動。

經(jīng)分析，此光伏電站投運后，光伏電站加裝容量3Mvar動態(tài)無功補償裝置，光伏電站機組全切或全投情況下，66kV母線電壓可迅速恢復至初始水平。此時，小負荷方式下，升壓站出口電壓與初始狀態(tài)相差約0.0016pv;大負荷方式下，升壓站出口電壓與初始狀態(tài)相差約0.0016pv。

綜上所述，依據(jù)光伏電站接入總電網(wǎng)特性，電壓水平及電網(wǎng)實際情況，綜合考慮光伏電站投運后對電力系統(tǒng)的影響，同時避免無功補償設備不能充分發(fā)揮能力，造成投資浪費，裝設一套SVG裝置額定補償容量為-3Mvar（感性）～+3Mvar（容性）無功連續(xù)可調動態(tài)無功補償裝置?？杀Ｕ瞎夥娬菊＿\行過程中機組投/切，光伏電站與系統(tǒng)連接點電壓保持基本恒定，對系統(tǒng)電壓水平影響最小。