淺論光伏電站無功補償工程應用

高正 王世榮 丁恒

摘 要：光伏電站無功補償容量應結合接入電網系統的實際情況來選擇，配置合理的無功補償裝置，有效解決光伏電站內部擾動對電網系統電壓波動的影響，以實際光伏電站工程為例，給出光伏電站無功補償容量計算過程。

關鍵詞：光伏電站;接入電網點功率平衡;SVG無功補償

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.165

0 引言

近年來，在國家可再生能源發電政策的支持下，光伏發電裝機容量迅速增長，光伏電站接入電網系統時會造成系統電壓波動、諧波增大等。為滿足系統對光伏電站接入的要求，合理配置無功補償裝置，提高電站功率周數，減少電能輸送的損耗。結合實際工程配置適當的無功補償裝置。

1 無功損耗計算

光伏電站配置的容性無功容量應能夠補償光伏發電站滿發時站內匯集線、主變壓器的全部感性無功及光伏發電站送出線路的一半感性無功之和，配置的感性無功的容量應能夠補償光伏發電站內全部充電無功功率及光伏發電站送出線路的一半充電無功功率。

2 光伏電站并網工程實例

某地光伏電站裝機容量為20MWp，以兩回35kV電纜線路接入66kV升壓站35kV側，共設20個1MW的逆變升壓單元，采用集散式逆變器，在每個升壓單元中，每個1MW集散式逆變器接15個組串，每個組串安裝20個260Wp的光伏組件，每15個組串接入一體化逆變升壓單元，其中包含1臺1MW集散式逆變器和1臺1MVA干式變壓器。66kV升壓站以1回66kV線路送至上級220kV變電站低壓側66kV母線上。

2.1 主要計算參數

（1）光伏場區35kV集電線路2回，每回所帶光伏陣列容量10MW。導線為電纜，選擇ZRC-YJV23-26/35-3×120mm2型號，電纜線路長度18km，電抗為0.105Ω/km。

（2）箱式變壓器型號S11-1000/38.5kV，變比38.52×2.5%/0.48kV

接線組別Yd11，阻抗電壓6.5%。

（3）66kV升壓變壓器型號SZ11-20000/66kV，變比668×1.25%/38.5kV

，接線組別Yn、d11，阻抗電壓9%。

2.2 無功損耗計算結果

光伏電廠投運后滿發時：

光伏場區35kV集電線路無功損耗為26.41kvar;

箱式變壓器無功損耗為1340kvar;

66kV升壓變壓器無功損耗為1160kvar;

66kV送出線路無功損耗的一半為85.67kvar;

光伏電廠投運后滿發最大無功損耗為2569.25kvar。

國家標準《光伏發電站接入電力系統技術規定》（GB/T19964-2012）中的要求，光伏發電站安裝的并網逆變器應滿足有功出力下功率因數在-0.95～+0.95的范圍內動態可調，并滿足在圖1所示矩形框內動態可調。

逆變器具備在功率因數-0.95～+0.95水平運行的能力。20MWp光伏電站最大可發無功約為6574kvar，這樣就不會給電力系統帶來任何無功負擔，還可以貢獻大部分無功出力。

3 光伏電站接入系統后動態無功配量分析

當發生光伏站內部常規擾動時（如機組啟停、電容器投切及其他可能引起電壓波動的情況），可能造成光伏電站電壓水平的瞬間抬升或跌落。這樣瞬時電壓波動，可以通過在光伏電站加裝動態無功補償裝置的方式，減小光伏電站內部常規擾動對電網及光伏電站電壓水平的影響。

3.1 光伏電站內部擾動對系統電壓的影響

分別考慮光伏電站接入系統后在冬大、冬小，以及加裝不同容量的動態無功補償裝置的運行方式，經計算得出表1和表2。

系統變電站電壓仍滿足-3%～+7%的運行要求，系統可以承受該邊界值的變化。

結合電網實際情況及光伏電站無功配置原則，避免無功補償設備不能充分發揮能力，造成資源浪費。經計算，光伏電站出力的投切，對系統電站和升壓站電壓波動具有一定影響，最為嚴重的情況即為光伏電站滿發出力全切或光伏電站從零出力到全投的情況。系統66kV母線電壓最大波動均為-0.0026p.u.～0.0019p.u.。這種由于光伏電站機組投切造成的系統電壓波動，對系統的安全穩定運行存在一定的影響，可以考慮通過在光伏電站加動態無功補償裝置，以平復系統電壓波動。

經分析，此光伏電站投運后，光伏電站加裝容量3Mvar動態無功補償裝置，光伏電站機組全切或全投情況下，66kV母線電壓可迅速恢復至初始水平。此時，小負荷方式下，升壓站出口電壓與初始狀態相差約0.0016pv;大負荷方式下，升壓站出口電壓與初始狀態相差約0.0016pv。

綜上所述，依據光伏電站接入總電網特性，電壓水平及電網實際情況，綜合考慮光伏電站投運后對電力系統的影響，同時避免無功補償設備不能充分發揮能力，造成投資浪費，裝設一套SVG裝置額定補償容量為-3Mvar（感性）～+3Mvar（容性）無功連續可調動態無功補償裝置。可保障光伏電站正常運行過程中機組投/切，光伏電站與系統連接點電壓保持基本恒定，對系統電壓水平影響最小。