白海波

中電國(guó)際技術(shù)股份有限公司

光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓升高調(diào)整原理及策略

白海波

中電國(guó)際技術(shù)股份有限公司

對(duì)于大規(guī)模的光伏發(fā)電系統(tǒng)在進(jìn)行并網(wǎng)運(yùn)行的時(shí)候，要求其占用的容量逐漸提升，其對(duì)于電力系統(tǒng)的影響也會(huì)隨著慢慢增大。綜合經(jīng)濟(jì)視角進(jìn)行分析，有功電流電壓調(diào)整策略對(duì)于發(fā)電容量有一定影響，而無(wú)功電流電壓調(diào)整策略，不僅不影響發(fā)電容量，還能夠?qū)崿F(xiàn)電壓調(diào)整，提高系統(tǒng)利用率的作用，這就促進(jìn)了光伏發(fā)電系統(tǒng)在并網(wǎng)運(yùn)作效率上的優(yōu)化。

光伏發(fā)電 電力系統(tǒng) 電壓

1 電壓升高原理

我們常規(guī)實(shí)用的電力系統(tǒng)的配置仍很低，主要是高壓轉(zhuǎn)向低壓這樣一種單向的配電系統(tǒng)，這種系統(tǒng)不能夠潮流逆流。一般來(lái)講，高壓/中壓變壓器都配有著能夠自動(dòng)調(diào)整電壓的抽頭，能夠做到承擔(dān)荷載的情況之下進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)；但是中壓/低壓變壓器一般來(lái)講是不配有這種自動(dòng)調(diào)壓抽頭的，所以是不具備這種功能。那么為保障系統(tǒng)的安全性，電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)商一般都會(huì)要求光伏發(fā)電系統(tǒng)能夠利用隔離升壓變壓器，來(lái)接入低壓/中壓配電網(wǎng)絡(luò)，最終實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行。

2 電壓升高調(diào)整原理及對(duì)策分析

大型光伏發(fā)電系統(tǒng)在進(jìn)行并網(wǎng)之后，很有可能導(dǎo)致PCC（公共連接點(diǎn)）的電壓升高，所以一定要限制PCC電壓的驟升。德國(guó)對(duì)于中壓并入網(wǎng)光伏系統(tǒng)所導(dǎo)致的PCC電壓提升必須在2%以內(nèi)，而低壓并網(wǎng)光伏系統(tǒng)所的標(biāo)準(zhǔn)是PCC電壓的提升在3%以內(nèi)。我國(guó)對(duì)于供電電壓的允許偏差如下：（1）高于或等于35kV的正負(fù)電壓偏差值絕對(duì)值之和必須在10%以內(nèi)；（2）而低于或等于10kV的三相供電，其電壓偏差值必須在±7%之間；（3）220V單相供電，電壓偏差值介于-10%～7%之間。

針對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn)，當(dāng)前可選取的電壓調(diào)整策略有：改善線路電力輸送阻抗參數(shù)、配置電能儲(chǔ)存設(shè)備、調(diào)控光伏發(fā)電系統(tǒng)的有效功率和無(wú)效功率的輸出等。但是對(duì)于輸電線路阻抗參數(shù)的優(yōu)化和電網(wǎng)加強(qiáng)建設(shè)的投資成本十分巨大，經(jīng)濟(jì)效用低，合理配置電能存儲(chǔ)設(shè)備這種也是同樣需要巨額資金作為前期投入，就當(dāng)下的情況很難加以實(shí)施。當(dāng)前我國(guó)新電網(wǎng)規(guī)范許可了光伏系統(tǒng)對(duì)有功、無(wú)功功率的調(diào)節(jié)，當(dāng)前行之有效的方法便是對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)所輸出的有功、無(wú)功功率進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。

2.1 有功電流電壓調(diào)整原理和策略

使用雙二階積分器同步坐標(biāo)系鎖相環(huán)，實(shí)時(shí)檢測(cè)PC電壓相位與幅值，將設(shè)定的電壓參考幅值與第二瞬時(shí)的幅值進(jìn)行比較，誤差經(jīng)過(guò)電壓PI調(diào)節(jié)器產(chǎn)生的電壓調(diào)整有功電流,疊加上預(yù)先設(shè)定的有功電流參考值，并將其作為新的有功電流參考值來(lái)控制光伏逆變器，最終實(shí)現(xiàn)PCC電壓的動(dòng)態(tài)控制。

光伏發(fā)電系統(tǒng)在并網(wǎng)運(yùn)作時(shí)，PCC的電壓升高會(huì)使光伏發(fā)電網(wǎng)系統(tǒng)并網(wǎng)并引入大量有功功率，所以最行之有效的處理辦法便是對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的有功功率輸出進(jìn)行限制或減少，這樣才能保障電壓在輸出時(shí)能夠滿足電壓偏差限制的要求。在實(shí)行有功電流限制策略時(shí)，對(duì)于暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)的波形圖必須進(jìn)行了解，PCC的本地負(fù)荷斷流的瞬間，其電壓會(huì)驟升，這時(shí)就要求電壓狀況必須受控于電壓調(diào)整器，加強(qiáng)PCC的綜合控制力度，這樣控制系統(tǒng)能夠達(dá)到有效的動(dòng)態(tài)控制。

2.2 無(wú)功電流電壓調(diào)整原理與策略

無(wú)功電流電源調(diào)整在進(jìn)行的時(shí)候，通常采用雙二階通用積分器來(lái)控制電力，方法則是通過(guò)對(duì)PCC電壓的具體相位、浮動(dòng)數(shù)值來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)得出的較粗電壓瞬時(shí)幅值與鎖定后幅值，將其進(jìn)行PI調(diào)整然后獲取電壓調(diào)節(jié)的無(wú)功補(bǔ)償，對(duì)于無(wú)功電流的疊加設(shè)定提供參考并控制逆變器的整體數(shù)值，這樣來(lái)達(dá)到PCC的動(dòng)態(tài)控制。綜上述原理，首先對(duì)PCC電壓的狀況預(yù)先調(diào)整，然后在進(jìn)行調(diào)整的時(shí)候會(huì)顯示兩種形態(tài)的波形圖（暫態(tài)、穩(wěn)態(tài)），那么當(dāng)PCC本地的負(fù)擔(dān)載荷斷流的一瞬間，逆變器就接收不到功率，這樣PCC的功率就不會(huì)在這基礎(chǔ)上發(fā)生變化，而電壓值的指數(shù)歸零后，不能正常運(yùn)行單位功率反而會(huì)脫離整體的功率因數(shù)狀況。那么有功電流電壓在進(jìn)行調(diào)解時(shí)，更及時(shí)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)情況則尤為重要，有功電流電壓一但進(jìn)行了調(diào)整，光伏發(fā)電系統(tǒng)卻仍是在單位功率因數(shù)的基礎(chǔ)上作用，這樣就會(huì)限制整體的單位功率因數(shù)，特別是對(duì)電壓的精度進(jìn)行控制時(shí)，對(duì)于有功、無(wú)功兩種功率的調(diào)控策略測(cè)都有效，最后結(jié)合經(jīng)濟(jì)效能，先然選擇無(wú)功控制以達(dá)到更高經(jīng)濟(jì)收益。

3 總結(jié)

光伏發(fā)電系統(tǒng)在進(jìn)行并網(wǎng)工作時(shí)，極有可能引起PCC電壓的驟升，通過(guò)從功率傳輸理論的視角來(lái)看PC電壓驟升的誘因，可見(jiàn)以動(dòng)態(tài)控制的手段監(jiān)控瞬時(shí)電壓的有效性。再綜合經(jīng)濟(jì)視角進(jìn)行分析，有功電流電壓調(diào)整策略對(duì)于發(fā)電容量有一定影響，而無(wú)功電流電壓調(diào)整策略，不僅不影響發(fā)電容量，還能夠?qū)崿F(xiàn)電壓調(diào)整，提高系統(tǒng)利用率的作用，這就促進(jìn)了光伏發(fā)電系統(tǒng)在并網(wǎng)運(yùn)作效率上的優(yōu)化。

[1]黃欣科,王環(huán),王一波,許洪華. 光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓升高調(diào)整原理及策略[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2014,03:112-117

[2]周家軍. 光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓升高調(diào)整原理及策略[J].科學(xué)家,2016,03:34-35

[3]雷亞雄. 電網(wǎng)短路故障下LCL型光伏并網(wǎng)逆變器控制[D].華北電力大學(xué),2015