光伏發電系統并網點電壓升高調整原理及策略

白海波

中電國際技術股份有限公司

光伏發電系統并網點電壓升高調整原理及策略

白海波

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對于大規模的光伏發電系統在進行并網運行的時候，要求其占用的容量逐漸提升，其對于電力系統的影響也會隨著慢慢增大。綜合經濟視角進行分析，有功電流電壓調整策略對于發電容量有一定影響，而無功電流電壓調整策略，不僅不影響發電容量，還能夠實現電壓調整，提高系統利用率的作用，這就促進了光伏發電系統在并網運作效率上的優化。

光伏發電 電力系統 電壓

1 電壓升高原理

我們常規實用的電力系統的配置仍很低，主要是高壓轉向低壓這樣一種單向的配電系統，這種系統不能夠潮流逆流。一般來講，高壓/中壓變壓器都配有著能夠自動調整電壓的抽頭，能夠做到承擔荷載的情況之下進行電壓調節；但是中壓/低壓變壓器一般來講是不配有這種自動調壓抽頭的，所以是不具備這種功能。那么為保障系統的安全性，電網的運營商一般都會要求光伏發電系統能夠利用隔離升壓變壓器，來接入低壓/中壓配電網絡，最終實現并網運行。

2 電壓升高調整原理及對策分析

大型光伏發電系統在進行并網之后，很有可能導致PCC（公共連接點）的電壓升高，所以一定要限制PCC電壓的驟升。德國對于中壓并入網光伏系統所導致的PCC電壓提升必須在2%以內，而低壓并網光伏系統所的標準是PCC電壓的提升在3%以內。我國對于供電電壓的允許偏差如下：（1）高于或等于35kV的正負電壓偏差值絕對值之和必須在10%以內；（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。

針對光伏發電系統的特點，當前可選取的電壓調整策略有：改善線路電力輸送阻抗參數、配置電能儲存設備、調控光伏發電系統的有效功率和無效功率的輸出等。但是對于輸電線路阻抗參數的優化和電網加強建設的投資成本十分巨大，經濟效用低，合理配置電能存儲設備這種也是同樣需要巨額資金作為前期投入，就當下的情況很難加以實施。當前我國新電網規范許可了光伏系統對有功、無功功率的調節，當前行之有效的方法便是對光伏發電系統所輸出的有功、無功功率進行實時控制。

2.1 有功電流電壓調整原理和策略

使用雙二階積分器同步坐標系鎖相環，實時檢測PC電壓相位與幅值，將設定的電壓參考幅值與第二瞬時的幅值進行比較，誤差經過電壓PI調節器產生的電壓調整有功電流,疊加上預先設定的有功電流參考值，并將其作為新的有功電流參考值來控制光伏逆變器，最終實現PCC電壓的動態控制。

光伏發電系統在并網運作時，PCC的電壓升高會使光伏發電網系統并網并引入大量有功功率，所以最行之有效的處理辦法便是對光伏發電系統的有功功率輸出進行限制或減少，這樣才能保障電壓在輸出時能夠滿足電壓偏差限制的要求。在實行有功電流限制策略時，對于暫態和穩態的波形圖必須進行了解，PCC的本地負荷斷流的瞬間，其電壓會驟升，這時就要求電壓狀況必須受控于電壓調整器，加強PCC的綜合控制力度，這樣控制系統能夠達到有效的動態控制。

2.2 無功電流電壓調整原理與策略

無功電流電源調整在進行的時候，通常采用雙二階通用積分器來控制電力，方法則是通過對PCC電壓的具體相位、浮動數值來進行檢測，檢測得出的較粗電壓瞬時幅值與鎖定后幅值，將其進行PI調整然后獲取電壓調節的無功補償，對于無功電流的疊加設定提供參考并控制逆變器的整體數值，這樣來達到PCC的動態控制。綜上述原理，首先對PCC電壓的狀況預先調整，然后在進行調整的時候會顯示兩種形態的波形圖（暫態、穩態），那么當PCC本地的負擔載荷斷流的一瞬間，逆變器就接收不到功率，這樣PCC的功率就不會在這基礎上發生變化，而電壓值的指數歸零后，不能正常運行單位功率反而會脫離整體的功率因數狀況。那么有功電流電壓在進行調解時，更及時的動態響應情況則尤為重要，有功電流電壓一但進行了調整，光伏發電系統卻仍是在單位功率因數的基礎上作用，這樣就會限制整體的單位功率因數，特別是對電壓的精度進行控制時，對于有功、無功兩種功率的調控策略測都有效，最后結合經濟效能，先然選擇無功控制以達到更高經濟收益。

3 總結

光伏發電系統在進行并網工作時，極有可能引起PCC電壓的驟升，通過從功率傳輸理論的視角來看PC電壓驟升的誘因，可見以動態控制的手段監控瞬時電壓的有效性。再綜合經濟視角進行分析，有功電流電壓調整策略對于發電容量有一定影響，而無功電流電壓調整策略，不僅不影響發電容量，還能夠實現電壓調整，提高系統利用率的作用，這就促進了光伏發電系統在并網運作效率上的優化。

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