光伏電站低電壓穿越時的無功控制策略探討

崔宗海

【摘要】我國的經濟進入了一個飛速發展的時期，在這個時期，光伏電站也得到了一個快速的發展，與此同時，也給我們的光伏電站低電壓穿越時的控制提出更為嚴格的要求，文章主要研究了光伏電站低電壓穿越時的無功控制策略。

【關鍵詞】光伏電站；低電壓穿越；無功控制；策略

一、無功控制策略的基本思想

本文將光伏電站的無功電壓控制模式分為無功功率整定和無功功率分配。由于單臺光伏逆變器的容量相對較小，其無功調節無法對光伏電站和接入點電壓帶來明顯的變化，因此光伏電站的無功調節是多臺逆變器的聯合調節。通過無功整定，把光伏電站控制點電壓的變化情況轉化為整個光伏電站的無功輸出參考值，再根據一定的原則把總的無功輸出參考值分配到電站內各臺逆變器中，作為每臺逆變器的無功輸出參考信號，從而使光伏電站輸出一定的無功功率以支撐控點電壓。

二、光伏電站低電壓穿越時的無功控制策略

（一）搭建一個平臺控制措施

光伏逆變器在無功控制過程中起著至關重要的影響作用，在此基礎上，當前國家電網公司在對電網運行環境進行操控過程中應著重提高對此問題的重視程度，并注重在無功控制措施實施過程中搭建三相六橋并網拓撲結構，從而由此實現光伏直流電向三相交流電的轉變。同時，由于在光伏電站運行過程中逆變器輸出關系著低電壓穿越效果，因而在平臺搭建控制措施實施過程中應注重強調對內環有功電流進行控制，且實時控制有功電流給定值，規避輸出電流不標準現象的凸顯影響到系統整體運行狀態。

（二）無功控制措施

在光伏電站低電壓穿越時強調無功控制措施的實施也是至關重要的，為此，應注重從以下幾個層面入手：第一，國家電網公司在對光伏電站低電壓穿越環境進行操控過程中應注重將“滿足功率因素要求”設定為控制目標，同時注重強調對35kV變壓器功率因素的控制，且確保變壓器始終處在滯后0.95s的運行狀態，由此規避電網損耗現象的凸顯，達到最佳的電網運行狀態。第二，在無功控制措施實施過程中注重強調對輸電損耗的計算也是至關重要的，為此，國家電網公司相關工作人員在對電網運行環境進行操控過程中應注重嚴格遵從計算公式：△P=R·P2U2+Q2U2，同時結合線路壓降計算公式：△U=（P·R+Q·X）U，且R、X、U分別表示線路電阻、線路電抗、母線電壓，由此在計算過程中獲取到輸電損耗信息，繼而以“無功切除”或“無功投入”兩種形式對區域無功現象進行控制，達到最佳的控制狀態。從以上的分析可以看出，在電網運行過程中落實無功補償措施是非常必要的，為此，應提高對其的重視程度。

（三）實現無功控制策略

在無功控制策略實施過程中主要涵蓋了功率因數控制模式、電壓控制模式兩種控制方法，而功率因數控制模式的實現，要求相關技術人員在對光伏電站進行操控過程中應注重將調度需求作為指標，對功率因數模式進行設定，并注重向電網輸入無功功率，由此規避電網擾動及故障現象的凸顯，同時，在故障現象發生時，迅速切換至電壓控制模式，且依據電壓偏差情況，對無功功率輸出情況進行調整。此外，由于電壓偏△U與無功輸出參考量Qref存在著密切聯系，因而在區域無功控制工作開展過程中應著重提高對此問題的重視程度，且注重將無功參考量控制在合理化范圍內。

為了緩解電網擾動等故障現象的凸顯，實施無功控制措施是非常必要的，為此，相關技術人員在對電網環境進行操控過程中應著重提高對此問題的重視程度，并注重加快無功控制步伐。

（四）光伏系統變結構LVRT控制策略

大中型光伏電站應具備一定的低電壓穿越能力，在電網故障期間，光伏電站不僅要保持并網狀態，而且能夠提供動態無功功率以支撐電網電壓，并盡快恢復電站有功出力。當電網發生短路故障造成逆變器網側電壓降低時，會引起逆變器直流側電壓升高，光伏陣列的輸出功率隨著直流電壓升高而減小；當光伏組件達到開路電壓時，功率輸出為零，逆變器直流母線電壓不會增大很多。因此，光伏電站低電壓穿越的瓶頸即為限制逆變器交流側輸出電流的大小。根據并網要求，為了增大故障時輸出的無功功率，并保證逆變器的安全運行，應限制逆變器輸出電流的有功電流分量。當網側電壓跌落至額定電壓的90%時，通過“比較器”的輸出，使開關斷開，切斷電壓外環。通過“比較器1”的輸出，使開關閉合，投入無功電流外環控制，實現變結構控制。無功電流外環控制采用比例調節器，將電網側電壓跌落深度轉換為無功電流缺額，并按比例分配到各個逆變器，使光伏系統逆變器輸出無功功率，支撐并網點電壓。在此期間，為了保證逆變器的安全，限制逆變器的輸出電流不超過額定電流的1.1倍。如果要增大無功電流輸出，則必須限制有功電流的輸出。故障期間所需無功功率大小與故障類型、電壓跌落深度和系統短路容量有關。如所需無功電流大于iq的限制值，即逆變器最大輸出電流，則通過限幅環節限制iq的增加。當所需無功電流小于限制值，則通過模塊實時調節有功功率電流參考值，提供有功輸出，實現無功功率外環控制，向系統輸送無功功率，支持并網點電壓。當電網發生故障，網側電壓低于額定電壓的90%時，閉合開關，同時打開控制開關，實現無功功率外環控制，向系統輸送無功功率，支持并網點電壓。

三、結語

通過介紹了無功控制策略的基本思想及光伏電站低電壓穿越時的無功控制策略，以此搭建一個平臺控制措施、無功控制措施、實現無功控制策略以及光伏系統變結構LVRT控制策略。

參考文獻

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