AGC與AVC在光伏電站的應用與實現

屈愛艷 袁玉寶 陳洪雨 侯志衛 常生強

（石家莊科林電氣股份有限公司，石家莊 050000）

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AGC與AVC在光伏電站的應用與實現

屈愛艷 袁玉寶 陳洪雨 侯志衛 常生強

（石家莊科林電氣股份有限公司，石家莊 050000）

本文結合自動發電控制系統（AGC）和自動電壓控制系統（AVC）在光伏電站中的實際應用情況，對AGC/AVC的基本功能、應用方式及控制策略進行了簡要論述。AGC/AVC系統主要由AGC/AVC主機、通信管理機、AGC/AVC工作站三部分組成，AGC/AVC主機用于數據處理及控制策略的生成，通信管理機用于數據的采集和控制命令的分發，工作站用于值班人員的在線監視與控制，其中AGC/AVC主機既可AGC、AVC分別運行，又可整體運行。實際應用證明，該系統配置靈活，控制準確，對維護電網的安全、穩定運行起到了積極作用。

自動發電控制系統；自動電壓控制系統；通信管理機

隨著光伏產業的大力發展，截止到2015年底我國光伏累計裝機已達到4300萬kW，并且有專家預計，“十三五”期間，我國每年新增光伏裝機總量將達2000萬kW左右，其中將有60%為地面光伏電站，由此可見，光伏電站的總體建設規模將進一步加大，但光伏電站與傳統電站不同，它的發電功率完全依賴太陽能，具有很大的不確定性，并且由于逆變器特性，一般都無法進行無功調節。基于以上原因，為了更好的提高電網的電能質量，光伏電站的AGC 與AVC系統也就應運而生。

本文結合AGC與AVC系統在光伏電站的實際應用方式，對AGC和AVC系統的構造、原理與應用模式，做一簡要描述。

1　AGC與AVC系統

AGC系統是指自動發電控制系統，它通過控制光伏逆變器的出力，以滿足不斷變化的用戶電力需求，從而使電網處于安全的運行狀態。由于太陽能的間歇性、隨機性特點，光伏電站的大規模并網給電網調度帶來了巨大的調峰壓力，增加了電網系統的不穩定性，降低了電網系統的電能質量，因此，光伏電站通過利用有功自動控制系統在規定的出力調整范圍內，通過實時跟蹤上級電力調度部門下發的調節指令，按照一定調節速率實時調整發電出力，以滿足電力系統頻率和功率控制的要求。

AVC系統是指自動電壓無功控制系統，它通過自動調節電網電壓、無功，提高電網的電壓質量，降低電網損耗，實現電網的穩定和經濟運行。為了維持所希望的目標電壓，光伏電站通過利用自動電壓無功控制系統的無功優化算法，得到目標狀態下當前在線可調設備（逆變器、SVC、SVG）的目標無功，通過閉環控制，實現系統電壓的調節，從而使系統電壓逼近或達到目標值，以滿足電力系統無功和電壓控制的要求。

2　AGC與AVC系統在光伏電站的應用

AGC/AVC系統的系統結構圖如圖1所示。

圖1　AGC/AVC系統的系統結構圖

如圖1所示，AGC/AVC系統主要由AGC/AVC主機、通信管理機和工作站三部分組成。AGC/AVC主機主要用于控制策略的生成，通信管理機主要用于數據采集和控制命令的分發，工作站用于值班人員的監視和控制。

通信管理機接收上級電力調度部門下發的功率、電壓調節命令，簡單處理后，利用消息總線把命令發送給AGC/AVC主機用于調節，通信管理機還需采集站內各逆變器、無功補償裝置的有功、無功、電壓、功率因數等實時信息，發送給AGC/AVC主機用于策略分析。

AGC/AVC主機負責數據的處理、存儲和控制命令的生成，AGC/AVC主機即可AGC、AVC功能獨立運行，也可整體運行。AGC/AVC主機收到上級調度的調節命令后，結合站內SCADA實時信息，利用有功、電壓調節算法生成控制策略，并通過通信管理機把控制命令分發給各設備。由于目前各設備廠家使用的通信規約各不相同，新建電站常常需要增加新的通信接口，目前典型做法是AGC/AVC主機和通信管理機之間通過標準的電力通信方式交互，保證了策略控制和數據采集的完全獨立，在增加新設備時只需選用對應廠家的通信管理機或只修改通信管理機的通信接口即可，從而增加了AGC/AVC系統的可擴展性和穩定性。

3　AGC與AVC系統控制流程及策略

AGC/AVC系統是一個閉環控制系統，通過跟蹤上級調度的發電計劃來調節電站的有功和無功出力，從而使發電功率和目標功率相匹配、母線電壓和目標電壓相匹配，實現電網的安全運行。

AGC控制流程圖如圖2所示。

圖2　AGC系統控制流程圖

AVC控制流程圖如圖3所示。

圖3　AVC系統控制流程圖

不同于火力發電，光伏電站的發電功率和母線電壓更容易受到來自電站本身的各因素影響，即使AGC、AVC的相關算法已經相當成熟，并廣泛應用，但控制策略還需充分考慮電站自身運行方式，回避如逆變器高頻調節易產生諧波、多SVG設備無法協調控制等不良因素影響，才能最大限度發揮AGC/AVC系統的作用。

AGC常用控制策略概述：

1）當AGC主機接收到的當前有功計劃值小于光伏發電站當前出力時，執行降低總有功出力的控制，能綜合考慮各逆變器的運行狀態和當前有功出力，按照等裕度或等比例等方式，合理進行有功分配。

2）當AGC主機接收到的當前有功計劃值大于光伏發電站當前出力時，執行增加總有功出力的控制，能綜合考慮各逆變器的運行狀態和有功出力預測值，按照等裕度或等比例等方式，合理進行有功分配。

3）AGC主機具備對光伏電站有功出力變化率進行限制的能力，具備1min、10min調節速率設定能力，以防止功率變化波動較大對電網的影響。

4）AGC主機具備接收上級調度下發的緊急切除有功指令功能。在緊急指令下，在指定的時間內全站總有功出力未能達到控制目標值時，AGC主機可以采用向逆變器下發停運指令，或者通過遙控指令拉開集電線開關等方式，快速切除有功出力。

5）當升壓站高壓側采用多分段母線時，AGC主機具備分別接收不同母線所連接的送出線總有功設定指令的能力。

6）對電力系統故障時沒有脫網的光伏電站，故障清除后，AGC主機具備控制有功功率以至少30%的額定功率/秒快速恢復到正常發電狀態的能力。

AVC常用控制策略概述：

1）在電網穩態情況下，AVC主機具備充分利用逆變器的無功調節能力來調節電壓的能力，當逆變器無功調節能力不足時，考慮 SVC/SVG裝置的無功調節。在保證電壓合格基礎上，應為SVC/SVG裝置預留合理的動態無功儲備。

2）在電網故障情況下，AVC主機可快速調節SVC/SVG裝置無功使電壓恢復到正常水平。

3）當電網從故障中恢復正常后，AVC主機能通過調節逆變器的無功出力，將 SVC/SVG裝置已經投入的無功置換出來，使其預留合理的動態無功儲備。

4）當升壓站內有多組SVC/SVG裝置時，AVC主機能協調控制各組 SVC/SVG裝置，各組裝置之間避免無功的不合理流動。

5）當全部無功調節能力用盡，電壓仍不合格時，AVC主機可以給出調節分頭的建議策略或自動調節分頭。

4　結論

AGC/AVC系統是近年出現的針對地面光伏電站有功與電壓調節的一種新型應用方式，AGC/AVC系統的應用對維護電網的安全穩定運行起著積極作用，并且必將會隨著地面光伏電站的不斷發展，而處于越來越重要的地位，但由于目前各逆變器、SVG廠家還沒有形成一套統一的調控標準，導致AGC/AVC系統常常需要結合電站的實際應用進行定制開發，大大影響了AGC/AVC系統的推廣和應用。

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The Application and Realization of AGC and AVC in Solar Photovoltaic Plant

Qu Aiyan Yuan Yubao Chen Hongyu Hou Zhiwei Chang Shengqiang
(Shijiazhuang Kelin Electric Co.,Ltd, Shijiazhuang 050000)

In this paper, combined with the practical application of automatic generation control (AGC) system and automatic voltage control (AVC) system in solar photovoltaic plant, the basic functions, application methods and control strategies of AGC/AVC are briefly described. AGC/AVC mainly consists of three parts, the AGC/AVC host, communications manager, AGC/AVC workstation, the AGC/AVC host for data processing and control strategy generation, communications manager for the distribution of data acquisition and control commands, the workstation for online monitoring and control personnel on duty, the AGC/AVC host can run independently, but also the overall operation. The practical application shows that the system is easily configurable and precise control, and it plays a positive role in maintaining the safe and stable operation of the power grid.

automatic generation control system; automatic voltage controlsystem; communications manager

屈愛艷（1976-），女，本科，工程師，主要從事電力調度及變電站自動化系統研發工作。