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[摘 要]我国的光伏电站发展技术越来越先进，可在发展过程中也遇到了不少瓶颈，尤其是光伏电站接入电网引起的并网点电压越限问题和增大光伏在电网中的渗透率问题。光伏电站最基本的要求是需要具备比较灵活的无功的调压能力向电网提供无功的支持，为了达到这个要求，在光伏电站没有配置无功补偿装置并且逆变器在无功输出等于零的前提下，深入剖析因为线路和变压器阻抗的存在，接入了光伏用来降低电压电网稳定性的问题。
[关键词]并网型光伏 无功电压 控制
中图分类号：TP444 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）42-0082-01
一、我国并网型光伏电站无功电压的发展现状
近年来，随着光伏系统成本的不断降低及光伏并网技术的成熟，大规模光伏发电越来越受到国际社会的青睐。大规模光伏电站一般建立在太阳能资源充沛的边远地区，相对中小型光伏系统，可更加集中地利用太阳能，且易于控制和管理并联逆变器。
但是，随着光伏发电在电网电源中的比例不斷增大，光伏电能需要远距离输送到负荷中心，光伏系统对电网电压稳定性产生不利影响。对光伏系统采用定功率控制，解决光伏接入引起的电网电压越限问题，但只能实现单向降出力运行。通过储能装置，抑制光伏系统有功出力的波动对电网电压稳定性的影响，但需要额外的储能装置及复杂的控制技术。采用静止无功补偿器动态供给无功功率，提高光伏电站电压稳定性，但大容量的无功补偿装置将增大系统成本。
二、并网型光伏电站无功电压的发展瓶颈
连接光伏系统和电网的逆变器通过控制可实现有功、无功的解耦，光伏电站宜充分利用逆变器的无功调节能力为电网提供电压支撑。随着光伏并网技术的成熟，光伏电站中标准逆变器将逐渐被智能逆变器取代。
在智能逆变器控制下，即使光伏有功出力为额定容量，逆变器仍可以0.9功率因数并网，极大地提高了光伏电站无功控制能力。分析表明，光伏发电在电网中的渗透率大于30%时，其调压能力可完全取代光伏电站中调压电容器。
国内对光伏并网的研究主要集中在单位功率因数并网，对光伏逆变器的无功控制主要针对电网末梢负载的无功补偿，并不适合光伏电站的无功独立控制。德国电气工程师协会在分布式光伏发电背景下提出4种逆变器无功控制策略：恒无功功率Q控制、恒功率因数cos控制、基于光伏有功出力的cos（P）控制及基于并网点电压幅值的Q（U）控制策略。其中，恒功率因数cos控制和基于光伏有功出力的cos（P）控制在某些条件下将增大电网损耗；基于并网点电压幅值的Q（U）控制策略，系统所有逆变器不能均衡参与电网电压调节，其调压能力较弱。
三、分布式光电系统与光伏电站的区别
分布式光伏发电系统与光伏电站无功电压控制的区别在于：前者仅针对单个逆变器无功控制，而后者不仅需要协调多个逆变器之间的无功控制，且需要考虑无功补偿装置与逆变器之间协调控制。本文分析输电线路参数对光伏电站并网电压稳定性的影响，采用三层无功功率控制策略对电网提供无功电压支撑，并在必要时对光伏阵列采用降功率控制。最后，通过仿真验证本文无功控制与电压支撑方法的正确性和可靠性。
四、电压无功自动控制系统（AVC）的功能
电压无功自动系统控制系统主要有三个模块构成：自动电压调整程序（AVC-MA IN），遥控程序（DO-CTLS），和报警程序（AVC-ALM）.AVC-MA IN通常只运行在PAS节点上，它从SCADA获得电网的实时运动状态，根据分区调压原则，对电网电压进行监视，它现电压异常时提出相应的调节措施。当系统处于自动控制状态时，将调节措施提交给SCADA的遥控程序，执行变压器分接头的升降和电容器的投切，遥控环节是电压无功自动控制系统的关键环节，电压无功自动控制系统运行是否成功将在很大程度上决定于电网基础自动化状况。报警程序负责显示自动调压程序建议和遥控程序所做的自动调压措施，可在任一台工作站上运行电压自动调节报警系统，以获得自动电压无功控制系统的信息提示，利用这种方法实现无功电压闭环优化控制需要增加的程序较多，并且控制的主程序的在PAS（高级应用）节点上。
市区输电网无功控制集中闭环优化控制，基于状态估计，潮流算法，遗传算法。根据SCADA实时遥信信息，实时动态跟踪电网运行方式的变化，正确划分供电区域，实现动态跟踪电网分区调压，在满足负荷侧电压合格（10KV 合格范围10KV—10.7KV）的基础上，通过有效调节全网有载调压分接开关以及投退电容器，实现全网无功优化运行，网损最小。在现有设备基础上，增加集控站与调度主站的实时通讯功能，完成EMS对变电所的控制操作，使市区电网电压和无功处于经济运行的水平。投资少，见效快，实现相对来说比较容易。
五、光伏并网电站无功补偿的做法
10KV等级的无功补偿一般安装于降压变电站和之后的配电电路，升压站是电源端。太阳能光伏发电是依靠太阳能电池组件，利用半导体材料的电子学特性，将光能转化为电能。并网型光电系统通过光伏数组接受采集来的太阳辐射能量经过高频直流转换后变成高压直流电，经过逆变压器逆变相后向电网输出与电网电压同频，同相的正弦交流电流。
光伏发电站无功补偿装置应具备自动控制功能，应在其无功调节范围内按光伏发电站无功电压控制系统的协调要求控制并网点电压。
光伏发电站可在光伏发电站升压变压器低压侧配置无功补偿装置。无升压变压器光伏发电站可在汇集点安装无功补偿装置。
为降低光伏发电站接入后的出力波动引起的电网电压变化、提高系统稳定、防止电压崩溃、提高输送容量，宜在光伏发电站加装动态无功补偿装置。
光伏发电站无功补偿装置配置应根据光伏发电站实际情况，如安装容量、安装型式、站内汇集线分布、送出线路长度、接入电网情况等，进行无功电压专题研究后确定。
六、总结
光伏电站未配置无功补偿装置且并网逆变器无功输出为零时，随着光伏有功出力的增大，并网点电压呈先升后降的变化趋势；在恒电压控制模式下，为增大光伏电站无功调压能力，可在线路上串入静止同步补偿器，调节线路阻抗。
对光伏电站采用三层无功控制策略可充分发挥电站无功电压支撑能力，减小电站内部功率损耗，提高电站调压能力，且可保证所有装置运行的可靠性。
参考文献
[1]赵争鸣，贺凡波等。大容量并网型光伏电站技术综述[J].电力系统自动化，2011，35（12）：101-107
[2]袁建华，高厚磊，高峰.多光伏发电直流网及其控制策略[J].电力自动化设备，2011，31（11）：8-12.
[3]邓向阳.光伏建模与并网型系统电压稳定性分析[D].新疆：新疆大学，2011.
[关键词]并网型光伏 无功电压 控制
中图分类号：TP444 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）42-0082-01
一、我国并网型光伏电站无功电压的发展现状
近年来，随着光伏系统成本的不断降低及光伏并网技术的成熟，大规模光伏发电越来越受到国际社会的青睐。大规模光伏电站一般建立在太阳能资源充沛的边远地区，相对中小型光伏系统，可更加集中地利用太阳能，且易于控制和管理并联逆变器。
但是，随着光伏发电在电网电源中的比例不斷增大，光伏电能需要远距离输送到负荷中心，光伏系统对电网电压稳定性产生不利影响。对光伏系统采用定功率控制，解决光伏接入引起的电网电压越限问题，但只能实现单向降出力运行。通过储能装置，抑制光伏系统有功出力的波动对电网电压稳定性的影响，但需要额外的储能装置及复杂的控制技术。采用静止无功补偿器动态供给无功功率，提高光伏电站电压稳定性，但大容量的无功补偿装置将增大系统成本。
二、并网型光伏电站无功电压的发展瓶颈
连接光伏系统和电网的逆变器通过控制可实现有功、无功的解耦，光伏电站宜充分利用逆变器的无功调节能力为电网提供电压支撑。随着光伏并网技术的成熟，光伏电站中标准逆变器将逐渐被智能逆变器取代。
在智能逆变器控制下，即使光伏有功出力为额定容量，逆变器仍可以0.9功率因数并网，极大地提高了光伏电站无功控制能力。分析表明，光伏发电在电网中的渗透率大于30%时，其调压能力可完全取代光伏电站中调压电容器。
国内对光伏并网的研究主要集中在单位功率因数并网，对光伏逆变器的无功控制主要针对电网末梢负载的无功补偿，并不适合光伏电站的无功独立控制。德国电气工程师协会在分布式光伏发电背景下提出4种逆变器无功控制策略：恒无功功率Q控制、恒功率因数cos控制、基于光伏有功出力的cos（P）控制及基于并网点电压幅值的Q（U）控制策略。其中，恒功率因数cos控制和基于光伏有功出力的cos（P）控制在某些条件下将增大电网损耗；基于并网点电压幅值的Q（U）控制策略，系统所有逆变器不能均衡参与电网电压调节，其调压能力较弱。
三、分布式光电系统与光伏电站的区别
分布式光伏发电系统与光伏电站无功电压控制的区别在于：前者仅针对单个逆变器无功控制，而后者不仅需要协调多个逆变器之间的无功控制，且需要考虑无功补偿装置与逆变器之间协调控制。本文分析输电线路参数对光伏电站并网电压稳定性的影响，采用三层无功功率控制策略对电网提供无功电压支撑，并在必要时对光伏阵列采用降功率控制。最后，通过仿真验证本文无功控制与电压支撑方法的正确性和可靠性。
四、电压无功自动控制系统（AVC）的功能
电压无功自动系统控制系统主要有三个模块构成：自动电压调整程序（AVC-MA IN），遥控程序（DO-CTLS），和报警程序（AVC-ALM）.AVC-MA IN通常只运行在PAS节点上，它从SCADA获得电网的实时运动状态，根据分区调压原则，对电网电压进行监视，它现电压异常时提出相应的调节措施。当系统处于自动控制状态时，将调节措施提交给SCADA的遥控程序，执行变压器分接头的升降和电容器的投切，遥控环节是电压无功自动控制系统的关键环节，电压无功自动控制系统运行是否成功将在很大程度上决定于电网基础自动化状况。报警程序负责显示自动调压程序建议和遥控程序所做的自动调压措施，可在任一台工作站上运行电压自动调节报警系统，以获得自动电压无功控制系统的信息提示，利用这种方法实现无功电压闭环优化控制需要增加的程序较多，并且控制的主程序的在PAS（高级应用）节点上。
市区输电网无功控制集中闭环优化控制，基于状态估计，潮流算法，遗传算法。根据SCADA实时遥信信息，实时动态跟踪电网运行方式的变化，正确划分供电区域，实现动态跟踪电网分区调压，在满足负荷侧电压合格（10KV 合格范围10KV—10.7KV）的基础上，通过有效调节全网有载调压分接开关以及投退电容器，实现全网无功优化运行，网损最小。在现有设备基础上，增加集控站与调度主站的实时通讯功能，完成EMS对变电所的控制操作，使市区电网电压和无功处于经济运行的水平。投资少，见效快，实现相对来说比较容易。
五、光伏并网电站无功补偿的做法
10KV等级的无功补偿一般安装于降压变电站和之后的配电电路，升压站是电源端。太阳能光伏发电是依靠太阳能电池组件，利用半导体材料的电子学特性，将光能转化为电能。并网型光电系统通过光伏数组接受采集来的太阳辐射能量经过高频直流转换后变成高压直流电，经过逆变压器逆变相后向电网输出与电网电压同频，同相的正弦交流电流。
光伏发电站无功补偿装置应具备自动控制功能，应在其无功调节范围内按光伏发电站无功电压控制系统的协调要求控制并网点电压。
光伏发电站可在光伏发电站升压变压器低压侧配置无功补偿装置。无升压变压器光伏发电站可在汇集点安装无功补偿装置。
为降低光伏发电站接入后的出力波动引起的电网电压变化、提高系统稳定、防止电压崩溃、提高输送容量，宜在光伏发电站加装动态无功补偿装置。
光伏发电站无功补偿装置配置应根据光伏发电站实际情况，如安装容量、安装型式、站内汇集线分布、送出线路长度、接入电网情况等，进行无功电压专题研究后确定。
六、总结
光伏电站未配置无功补偿装置且并网逆变器无功输出为零时，随着光伏有功出力的增大，并网点电压呈先升后降的变化趋势；在恒电压控制模式下，为增大光伏电站无功调压能力，可在线路上串入静止同步补偿器，调节线路阻抗。
对光伏电站采用三层无功控制策略可充分发挥电站无功电压支撑能力，减小电站内部功率损耗，提高电站调压能力，且可保证所有装置运行的可靠性。
参考文献
[1]赵争鸣，贺凡波等。大容量并网型光伏电站技术综述[J].电力系统自动化，2011，35（12）：101-107
[2]袁建华，高厚磊，高峰.多光伏发电直流网及其控制策略[J].电力自动化设备，2011，31（11）：8-12.
[3]邓向阳.光伏建模与并网型系统电压稳定性分析[D].新疆：新疆大学，2011.