AVC在新能源場站的應用與實踐

徐光誠

摘要：隨著我國新能源場站總體建設規模的進一步加大，其面臨的問題也逐漸增多。新能源電站與傳統電站不同，它的具有不確定性的能源，具有很大的不確定性。基于此，為了更好的提高電網的安全穩定運行，新能源電站的AVC系統也就應運而生。本文結合自動電壓控制系統（AVC）在新能源場站中的實際應用情況，對AVC的子站及匯集區域的應用方式與控制策略進行了簡要論述。

關鍵詞：新能源；AVC；控制；應用

一、新能源場站AVC子站控制技術

1、控制對象：

新能源場站AVC子站的控制范圍是：新能源場站的風機、光伏逆變器等新能源無功調節設備，升壓站低壓側母線所掛接的SVC/SVG等動態無功補償設備，以及升壓站主變的有載調壓分接頭。

2、控制目標：

在穩態電壓調整的目標層面，新能源場站AVC子站的控制目標：通過對新能源場站中的風電特性各異的無功調節設備的協調控制，在保證風機和光伏逆變器機端電壓正常前提下追隨省調AVC主站下發的高壓側母線電壓調節指令， 滿足調度主站的電壓無功調節要求。

在動態無功儲備的目標層面，新能源場站AVC子站的控制目標是：接收省調AVC主站下發的動態無功儲備要求，在電壓合格的基礎上，通過協調控制場站內動態-靜態無功設備，使得場站具有上級要求的動態無功儲備，以應對故障等異常擾動情況。

3、控制周期：

新能源場站AVC子站對場站內無功設備的控制周期為10～30秒，新能源場站內的AVC子站以10～30秒為周期進行控制，及時發現新能源場站內風機、光伏逆變器機端電壓異常情況，以及高壓側并網點母線電壓的目標偏離情況，快速響應并消除有功間歇變化造成的電壓波動。

4、新能源場站AVC子站控制目標：

新能源場站AVC子站全場電壓無功控制目標為：以本場站高壓側母線電壓為控制目標，同時兼顧風機或光伏陣列機端電壓在合格的范內，并最大化SVC/SVG快速無功設備的動作裕度，應對電壓異常變化。

（1）監控并維持風機或光伏陣列機端電壓在合格范圍內。

若出現風機或光伏機端電壓臨近越限，將執行校正控制，首先利用該風機或光伏本身及鄰近機組的無功出力將其電壓拉回。若風機或光伏無功調節能力不夠，將采用SVC設備進行調節。

（2）跟隨主站下發的對高壓母線的電壓控制目標。

在滿足控制目標（1）的基礎上，AVC子站接收調度主站下發的高壓側母線電壓控制目標，并控制場內的風機或光伏和其它無功電壓設備，實現該控制目標；當與調度主站通信中斷時，能夠按照就地閉環的方式，按照預先給定的高壓側母線電壓的運行曲線進行控制。

（3） 維持場內無功平衡，并保留合理的動態無功儲備。

在滿足目標（1）、（2）的基礎上，AVC子站系統能平衡場內無功流動，避免多臺SVC/SVG之間或機組之間出現不合理的無功環流。同時，在電壓合格的基礎上，AVC子站接收調度主站下發的動態無功儲備目標，能使用風機、光伏逆變器等設備的靜態無功去置換出SVC/SVG設備的動態無功，使SVC/SVG設備保持有較大的動態無功儲備，為應對電壓異常和故障情況變化做好準備。

5、新能源場站AVC子站控制策略：

新能源場站AVC子站的新能源場站內無功電壓控制策略按優先級考慮如下：

具備對場站內無功調節能力的評估功能，可以實時計算當前場站內總的無功調節能力，以及動態無功補償裝置總的動態無功調節能力，并將無功調節能力上送調度主站。

具備對每臺新能源機組機端電壓的監控功能，當單臺新能源機組機端電壓異常時，可以通過控制新能源機組無功進行校正。

在電壓校正時，優先使用快速無功調節設備進行校正，使得新能源機組電壓在最短時間內進入合格正常的范圍內。

具有追隨高壓側并網點母線電壓調節要求的能力，響應上級調度中心給出的并網點母線電壓調節指令，從而達到新能源區域的總體電壓控制目標。

在進行電壓調節時，優先考慮風機、光伏逆變器的無功調節，以其自身的無功調節能力進行基礎的無功支撐，以SVC/SVG等動態無功設備進行精細調節。

在電壓滿足控制要求的前提下，實現新能源場站內部無功優化控制。優化新能源場站無功的內部分布，用風機、光伏逆變器的無功去置換 SVC/SVG設備的無功，使SVC/SVG設備達到調度中心下發的動態無功儲備。

二、新能源匯集區域AVC控制技術

1、新能源匯集區AVC控制目標

在穩態電壓調整的目標層面，AVC對新能源匯集區的控制目標是：通過對新能源匯集區域的風電場、光伏電站以及匯集變電站的協調控制，控制保證新能源匯集區域的電壓穩定運行；當匯集區新能源無功調節能力不足時，協調控制匯集區內或近區的水/火電廠，對新能源匯集區進行電壓支撐。

在動態無功儲備的目標層面，AVC對新能源匯集區域的運行方式進行監視和計算，給出每個區域當前的動態無功調節能力并上送網調AVC，供網調AVC進行動態無功儲備評估；同時AVC接收網調AVC下的各區域發動態無功儲備要求，將動態無功儲備分解到各個新能源場站和新能源匯集站；對新能源匯集站的動態無功儲備調整由省調AVC直控完成，對新能源場站的動態無功儲備要求則下發到各個新能源子站。

2、新能源匯集區AVC控制策略

（1）實時接收新能源匯集區內各場站AVC子站上送的當前總無功調節能力（可增減總無功）以及動態無功調節能力（可增減動態無功），并量形成新能源場站的等值調節模型。

（2）通過電網無功優化計算，給出各新能源匯集區的中樞母線的電壓控制目標，在滿足新能源電壓安全穩定運行的基礎上兼顧經濟性。

（3）對每個新能源匯集區構造協調二級電壓控制模型（CSVC），計算區域中各風電場、光伏電站控制母線的電壓調節指令，以實現區域中樞母線的電壓控制目標值，指令計算和下發周期為5分鐘

（4）協調二級電壓控制中，在實現區域中樞母線電壓目標同時需要同時兼顧區域中各新能源場站無功出力的均衡性，區域中各場站無功出力負載率應基本一致。

（5）實現新能源匯集站無功設備與區域內新能源場站無功設備的協調控制，協調原則為。

當新能源匯集區域內全部無功資源均用盡仍不能滿足電壓運行要求時，省調AVC應考慮調節新能源匯集區內或近區內的水/火電廠的發電機無功，以支撐新能源匯集區域中樞母線的電壓。

上述協調控制策略可以概括為，當新能源區域發出有功功率時，盡量采用新能源自身的無功調節能力進行補償；當新能源區域發出的有功功率降低或為零時，其無功補償也相應較少至0，從而避免了無功過剩引起的區域電壓失穩。

3、匯集區AVC控制的實現

新能源匯集區域的控制由省調AVC主站實現，為了實現該功能，省調AVC主站應具備如下功能：

（1）應建立新能源匯集區各級變電站、新能源場站的電網模型，應建立新能源場站低壓側母線所掛接的SVC/SVG模型，以及新能源場站低壓側母線所帶風機、光伏逆變器的等值調節模型。

（2）應采集新能源匯集區各級變電站、新能源場站的運行狀態，包括新能源場站低壓側母線所掛接的SVC/SVG的無功值，以及新能源場站低壓側母線所帶風機、光伏逆變器的等值機有功無功值。

（3）應采集新能源場站AVC子站上送的子站運行狀態和靜態、動態無功調節能力。

（4）應能向新能源匯集區中的變電站下發電容、抗器開關遙控指令、主變分頭遙調指令、SVC/SVG無功遙調指令；應能向新能源場站下發母線電壓遙調指令。

三、結語

AVC系統的應用對維護電網的安全穩定運行起著積極作用，隨著科學技術的發展，新能源會不斷發展，而處于越來越重要的地位。通過實際應用證明，AVC系統配置靈活，控制準確，對電網的安全、穩定運行起到了積極作用。