大型并网光伏电站电压无功协调控制技术研究

• 作 者: 陈波
• 机 构: 国网电力科学研究院
• 出 处: 国网电力科学研究院
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: 光伏电站 无功优化 电压控制 低电压穿越

大力促进风能、太阳能等新能源的开发和利用是解决当前面临的能源短缺危机和缓解环保压力的有效措施。其中大型并网光伏电站是太阳能利用的重要发展趋势。然而由于光伏发电具有随机性和不确定性，将会对电网稳定产生以下影响:①潮流问题。光伏发电接入电网后会对原有的潮流分布产生易变化和增加随机性的影响;②电压问题。光照和温度的变化等会引起并网点电压波动，给系统电压稳定性带来不利影响;③脱网问题。随着光伏电站容量的增大，其突然脱网将会对电网产生严重后果。以上问题在一定程度上可体现为光伏电站的无功电压问题，因此大型并网光伏电站电压无功协调控制的研究是十分必要的。　　首先，详细分析了光伏电池的原理，以及光伏并网逆变器的结构和功率解耦控制策略并在PSCAD/EMTDC和DIgSILENT/PowerFactory中分别建立光伏电池模型、光伏电站详细模型及其等值模型，为后续研究提供技术基础。　　其次，研究了光伏逆变器的无功功率极限和并网光伏电站静态无功电压特性，给出了光伏电站接入容量与并网点电乐的关系，提出了光伏电站内的无功优化配置方案及相应的无功电压控制策略。采用分层控制的方法，将控制过程分为无功功率整定层及分配层。根据控制点电压的变化情况，整定出整个光伏电站的无功需求，并按无功功率极限分配到每台光伏逆变器中，作为其无功功率输出的参考值。通过仿真算例，表明提出的无功控制策略能够充分调用光伏逆变器的无功输出能力，对光照和负荷变化时的电压波动进行平抑。　　最后，研究了并网光伏电站低电压运行期间的动态无功电压支撑作用，提出了一种抑制交流侧电流陡增的方法，并对有功电流和无功电流进行协调配置，在满足光伏电站内逆变器交流侧输出电流不过流的情况下，最大限度利用光伏逆变器的无功功率输出能力对电网电压进行支撑，避免光伏电站突然脱网对电网产生二次冲击。通过算例仿真，表明所提出的低电压限流策略及动态无功电压控制策略能够使大型并网光伏电站顺利穿越低电压过程，对电力系统稳定性提供支撑。