光伏电站无功功率控制能力检测及优化方法

王磊;胡文平;时珉;尹瑞

【摘 要】大中型光伏电站应配置无功电压控制系统,具备无功功率及电压控制能力,针对某光伏电站开展无功功率控制能力检测,发现其响应时间、调节精度不满足GB/T 29321-2012《光伏发电站无功补偿技术规范》的要求,分析该光伏电站无功率控制系统性能较差原因,并提出改进措施.对系统优化后再次检测,其响应时间、调节精度满足要求,提升了该光伏电站无功功率控制系统性能,为光伏发电调度提供辅助决策.

【期刊名称】《河北电力技术》 【年(卷),期】2019(038)003 【总页数】3页(P1-2,29)

【关键词】光伏电站;功率控制;响应时间;调节精度 【作 者】王磊;胡文平;时珉;尹瑞

【作者单位】国网河北省电力有限公司电力科学研究院,石家庄050021;国网河北省电力有限公司电力科学研究院,石家庄050021;国网河北省电力有限公司,石家庄050021;国网河北省电力有限公司,石家庄050021 【正文语种】中 文 【中图分类】TM711

光伏系统采用单位功率因数并网控制策略，光伏有功出力远大于本地负荷消耗时，

会引起并网点电压变化，这不仅会影响供电质量，严重时还可能造成接入点电压超出合理运行范围。因此，由光伏并网引起的无功和电压控制问题一直备受关注。2011年，《光伏电站接入电网技术规定》：大中型光伏电站应配置无功电压控制系统，具备无功功率及电压控制能力[1-4]。

针对光伏电站无功功率控制效果较差的问题，开展无功功率控制能力测试，分析其控制系统响应时间、调节精度等指标是否满足标准要求，并查找问题所在，提出优化控制系统方法，确保响应时间及精度满足要求，为光伏发电调度提供辅助决策。 1 无功功率控制能力检测 1.1 试验内容

选择某光伏电站进行无功功率控制能力测试，分析功率控制系统响应时间、调节精度等指标是否满足标准要求，并查找问题所在。

确认AVC运行方式满足试验要求，控制光伏电站有功功率输出为P0（辐照度大于400 W/m2对应功率）的50%，保证光伏电站集中无功补偿装置在运行状态。设定光伏电站无功功率输出为容性最小，将光伏电站无功功率跳变为容性允许最大；保持2 min后，将光伏电站无功功率跳变为感性允许最大；保持2 min后，将光伏电站无功功率跳变为感性最小。上述调节过程中，每0.2 s记录一次无功功率平均值，测试无功功率控制能力。 1.2 试验结果

图1 无功功率控制能力试验全过程

表1 无功功率控制能力响应时间及调节精度试验内容 响应时间/s电压设定值/kV 2 min电压实测值/kV 调节精度/%无功功率输出从零升至容性允许最大＞120 37.10 36.99 0.31无功功率输出从容性允许最大降至感性允许最大＞120 36.10 36.55 1.29无功功率输出从感性允许最大降至零5 36.67 36.73 0.17

某光伏电站无功功率控制能力试验结果见图1，响应时间和调节精度见表1。图1

中Q3为光伏电站无功功率输出，Uab为并网点电压，初始电压为36.67 kV。该光伏电站无功功率输出从零升至容性允许最大、从容性允许最大降至感性允许最大、从感性允许最大升至零的响应时间分别为＞120 s、＞120 s、5 s，调节精度分别为0.11 kV、0.45 kV、0.06 kV，不满足GB/T 29321—2012《光伏发电站无功补偿技术规范》中无功电压控制系统响应时间不超过10 s，电压调节精度在0.5%标称电压的要求。

2 无功率控制系统性能差的原因及改进措施 2.1 原因分析

a. 无功功率控制系统指令下发周期的影响。当周期较长时，外界环境变化会导致光伏电站无功功率已经发生较大变化；当周期较短时，频繁下发指令会导致调节过程变慢。

b. 光伏电站各系统之间组网方式会影响无功功率调节速度。无功功率控制系统不是直接给SVG和逆变器下发无功调节指令，而是先通过光伏电站主控后台再下发到SVG和逆变器，这个过程会延长无功功率调节时间。

c. 光伏电站无功源有2种，即无功补偿装置SVG和并网逆变器，SVG 调节时间短，响应速度快，逆变器调节时间较长，响应速度较慢。如无功功率控制系统调节策略优先考虑逆变器或者将逆变器作为主要无功电源，会影响调节时间和响应速度。 d. 光伏电站通常存在多个系统，不同系统之间存在兼容问题。 2.2 改进措施

a. 检查并确保AVC后台与测控装置、SVG、风机监控、逆变器之间的通信正常和通信稳定性。

b. 光伏区通信管理机（或箱变测控）需支持批量遥调，避免指令群发时被丢弃情况。

c. 保证AVC系统所需相关数据发生变化时能够及时上送AVC系统，着重检查、

优化周期上送时间和变化上送门槛值。

d. AVC子站应能平衡场站内无功流动，避免多台SVC/SVG之间或机组之间出现不合理的无功环流。同时，应在电压合格的基础上，接收调度主站下发的动态无功储备目标，通过使用风电机组、光伏逆变器产生的静态无功去置换出SVC/SVG设备的动态无功，实现SVC/SVG设备保持有较大的动态无功储备，以应对电压异常和故障情况变化。

3 无功功率控制系统优化效果分析

重新对无功率控制能力进行检测，改进后无功功率控制能力试验结果见图2，响应时间和调节精度见表2。图2中Q3为光伏电站无功功率输出，Uab为并网点电压，初始电压为36.70 kV。

图2 改进后无功功率控制能力试验全过程

试验内容 响应时间/s电压设定值/kV 2 min电压实测值/kV调节精度/%无功功率输出从零升至容性允许最大5 37.10 36.98 0.34无功功率输出从容性允许最大降至感性允许最大9 36.10 36.18 0.23无功功率输出从感性允许最大降至零6 36.70 36.73 0.09

经过分析可知，无功电压控制系统响应时间不超过10 s，电压调节精度在0.5%标准电压范围内，满足GB/T 29321—2012《光伏发电站无功补偿技术规范》的要求。 4 结束语

针对某光伏电站开展无功功率控制能力检测，发现其响应时间、调节精度不满足GB/T 29321—2012《光伏发电站无功补偿技术规范》的要求。分析该光伏电站无功率控制系统性能较差原因，并提出改进措施。再次检测，其响应时间、调节精度满足要求，有效提升了该光伏电站无功功率控制系统性能，为光伏发电调度提供辅助决策。

【相关文献】

[1] 曹 军，张榕林，林国庆．变速恒频双馈电机风电场电压控制策略[J]．电力系统自动化，2009，33(4)：87-91．

[2] 乔 颖，鲁宗相，徐 飞．双馈风电场自动电压协制策略[J]．电力系统自动化，2010，34(5)：96-101．

[3] 杨 桦．并网型风电场的自动电压控制研究[D]．保定：华北电力大学，2011．

[4] 王松岩，朱凌志，陈 宁，等．基于分层原则的风电场无功控制策略[J]．电力系统自动化，2009，33(13)：83-88．