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

周家軍

摘要研究主要針對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)中并網(wǎng)點(diǎn)電壓升高原因，主要分析角度是傳輸理論方面，并且簡(jiǎn)要介紹光伏發(fā)電系統(tǒng)總的有功和無(wú)功電壓調(diào)整要點(diǎn)，分析原理和方法，為電壓調(diào)整提出有效建議。

關(guān)鍵詞廣發(fā)發(fā)電系統(tǒng)；網(wǎng)點(diǎn)電壓；調(diào)整

大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)在執(zhí)行并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，要求其所占的容量逐步提升，并且對(duì)電力系統(tǒng)的影響也逐漸增大。其中需要經(jīng)常用到的轉(zhuǎn)換接口是逆變器，在控制PCC電壓時(shí)，不能單純的依靠傳統(tǒng)的電力調(diào)整方式，要利用經(jīng)濟(jì)實(shí)用的PCC電壓升高解決目前問(wèn)題，同時(shí)借助于自身的特點(diǎn)優(yōu)化光伏發(fā)電，提高發(fā)電系統(tǒng)的滲透率。

1光伏發(fā)電系統(tǒng)并未電壓的應(yīng)用概述

我國(guó)最近幾年光伏發(fā)電的技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始走向成熟，同時(shí)分布式的光伏在配電網(wǎng)特別是在低壓配電網(wǎng)上出現(xiàn)滲透率不斷上調(diào)的狀況。在發(fā)展中出現(xiàn)高光伏的滲透配電，特別在使用時(shí)遇到比較弱的反射式低壓配電網(wǎng)形式，出現(xiàn)上述情況的根本原因是受到天氣變化的影響，多云的天氣狀況光伏會(huì)出現(xiàn)劇烈波動(dòng)，接下來(lái)就會(huì)出現(xiàn)電壓的馬上下降，閃電的出現(xiàn)會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性能。以上諸多情況的產(chǎn)生讓光伏承擔(dān)較高的承載，很容易初選潮流逆流最終引發(fā)的電壓?jiǎn)栴}。

控制上述問(wèn)題如果單純的依靠變壓器或者電力電氣等比較傳統(tǒng)的電壓控制方式，在響應(yīng)速度不能做出調(diào)整的前提下，頻繁快速的額電壓變化不能是不能得以實(shí)現(xiàn)。

當(dāng)前使用中最新的大容量逆變器主要是給電網(wǎng)注入額定的有功功率，也能實(shí)現(xiàn)最低的功率因素集中在0.9，在實(shí)際有功出力比逆變期額定功率小的情況下，那么剩余的功率能夠在這個(gè)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)無(wú)功率支持。例如在研究光伏接入引發(fā)的高電壓現(xiàn)象，如果借助于逆變器這一情況不能得到妥善的解決，但是其使用時(shí)的經(jīng)濟(jì)效能還是值得肯定的，但是由于低壓配電網(wǎng)中電力阻抗有一定變化形式，導(dǎo)致低壓配電網(wǎng)中的無(wú)功調(diào)壓效果比電壓等級(jí)比較高的網(wǎng)絡(luò)小很多，在逆變器正常運(yùn)行的情況下，網(wǎng)點(diǎn)電壓的控制能力也要受到變壓器或者線路容量這兩項(xiàng)因素制約。

2電壓升高和調(diào)高原理

我國(guó)傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)主要電力配置方式是從高壓到低壓，配置系統(tǒng)呈現(xiàn)單項(xiàng)配置模式，所以潮流逆轉(zhuǎn)的配置模式是不允許使用的，一般情況下高壓、中壓的變壓器上面都有著調(diào)壓的抽頭，能夠在運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)帶載調(diào)壓，但是在中壓和低壓部分沒(méi)有調(diào)壓抽屜，所以調(diào)壓時(shí)不帶載調(diào)壓。使用過(guò)程中，為了能夠有效的確保系統(tǒng)的整體安全性能，要求電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商需要通過(guò)光伏發(fā)電系統(tǒng)模式隔離整個(gè)升壓變壓器，讓其接入到低壓或者中壓中，兩網(wǎng)同時(shí)運(yùn)行。

從上一節(jié)能夠了解到，大規(guī)模的光伏發(fā)電系統(tǒng)在并網(wǎng)運(yùn)行后，會(huì)出現(xiàn)PCC電壓偏高的狀況，所以在使用時(shí)需要適度的控制PCC電壓。德國(guó)常用的VDE AR 4105標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定中，就要求不允許中壓并網(wǎng)光伏系統(tǒng)引發(fā)PCC的高壓超過(guò)2%，低網(wǎng)則被控制在3%左右。

PCC電壓受到電網(wǎng)電壓、輸出電線路的阻抗參數(shù)、線路的傳授功率等因素限制，在結(jié)合光伏發(fā)電系統(tǒng)自身特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，最好使用電壓調(diào)整，第一先要逐步改善電路出現(xiàn)的阻抗參數(shù)；第二，需要配置儲(chǔ)備能量的相關(guān)裝置；第三，在改善輸電路阻抗參數(shù)的過(guò)程時(shí)控制好光伏發(fā)電系統(tǒng)中的有用功率以及無(wú)用功率。在使用時(shí)需要考慮一點(diǎn)在使用時(shí)前期成本比較大，不能做到經(jīng)濟(jì)適用，因而當(dāng)前規(guī)模化使用還不能馬上實(shí)現(xiàn)。在新電網(wǎng)固定中可以調(diào)節(jié)光伏在可用功與無(wú)用功之間，最好的辦法就是先控制好各類光伏發(fā)電系統(tǒng)，通過(guò)輸出有用功率和無(wú)用功率的方法開(kāi)展，借助于光伏發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中有用功率和無(wú)用功率的使用策略，這樣可以在一定程度上面控制好PCC電壓，其實(shí)可以這樣理解功率控制的本族本質(zhì)其實(shí)就是電流的流量，所以在研究時(shí)可以研究電流的流量控制。

2.1有功電流電源的調(diào)整原理及調(diào)整方略

1）有功電流的調(diào)整原理。光伏發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行，會(huì)出現(xiàn)PCC電壓升高的現(xiàn)象，究其原因是光伏發(fā)電系統(tǒng)的容量偏大，這必然會(huì)產(chǎn)生大量的有功功率，因而在使用時(shí)想辦法限制或者減少光伏系統(tǒng)的發(fā)電狀況，能控制整體的電流狀況，讓輸出的電壓在可以控制的范圍內(nèi)。

2）有功電流的調(diào)整方法。限制時(shí)運(yùn)用有功電流限制方略時(shí)，要求了解到實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)波形圖，圖2能夠了解到，當(dāng)PCC本地負(fù)被隔離一，PCC能夠在短時(shí)間內(nèi)電壓升高，同時(shí)要求電壓調(diào)整器控制電壓狀況，增強(qiáng)PCC的整體控制力度，所以控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)也得到最為有效的控制。電壓調(diào)整方式是穩(wěn)態(tài)波形，也就說(shuō)當(dāng)前系統(tǒng)是穩(wěn)定運(yùn)行模式，隨著時(shí)間推移輸出的功率正在逐漸減少，電壓整體偏差會(huì)出現(xiàn)回歸為零的情況，因而系統(tǒng)功率運(yùn)行是在單位因子范圍內(nèi)。

2.2無(wú)用功電流電源調(diào)整原理

1）調(diào)整原理。調(diào)整時(shí)為了控制住電力最好運(yùn)用雙二階通用積分器為主要的工具，檢測(cè)出PCC電壓的具體相位和浮動(dòng)數(shù)值，這樣可以在使用是比較粗電壓瞬時(shí)的幅值和鎖定后的幅值，所有的誤差在經(jīng)過(guò)P1調(diào)節(jié)后最終獲得電壓調(diào)節(jié)中的無(wú)功補(bǔ)償，疊加設(shè)定的武功電流參考后控制逆變器的整體數(shù)值，最終可以實(shí)現(xiàn)PCC的動(dòng)態(tài)調(diào)整。

2）調(diào)整方法。首先使用時(shí)需要先調(diào)整好PCC的電壓狀況，調(diào)整過(guò)程中也呈現(xiàn)出暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)的實(shí)驗(yàn)波形圖，有圖可見(jiàn)，在PCC本地負(fù)載切除的瞬間，逆變器不能吸收任何功率，因而也就不能在此基礎(chǔ)上調(diào)整PCC的功率，電壓值指數(shù)為零以后，系統(tǒng)將不能正常運(yùn)行單位功率的整體因素，反而會(huì)滯后于整體的功率因數(shù)狀況。

3）對(duì)比總結(jié)。通過(guò)上述兩個(gè)圖的對(duì)比，能夠了解到一點(diǎn)那就是有功電流電壓在調(diào)整時(shí)，需要比無(wú)功電流電壓調(diào)整有更快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)情況，一旦有功電流電壓被調(diào)整后，光伏發(fā)電系統(tǒng)依舊作用于單位功率的因數(shù)，反之亦然，將會(huì)制約整個(gè)單位功率因數(shù)，尤其在控制電壓精度時(shí)，有功和無(wú)功兩者的控制策略都較好，另外從經(jīng)濟(jì)方面考慮問(wèn)題，無(wú)功控制策略有更好的經(jīng)濟(jì)收益。

3結(jié)束語(yǔ)

光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)過(guò)程中出現(xiàn)PCC電壓升高的現(xiàn)象比較常見(jiàn)，也是光伏發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，基于此，本文從功率以及傳輸理論上為入手點(diǎn)，在分析PCC電壓升高的各類影響因素，并提出瞬時(shí)電壓以及動(dòng)態(tài)電壓的整體調(diào)整方略。并且同經(jīng)濟(jì)角度介紹有功和無(wú)功電流的發(fā)電調(diào)整容量問(wèn)題，該研究為光伏發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行提供很多可參考意見(jiàn)。