集中式光伏电站动态无功补偿的研究与应用

作者:未知

  摘 要:近年来随着新能源光伏电站的大规模并网,对电网的稳定和电能质量都提出了更高的要求,及时合理的对电网进行无功补偿和调节是改善用电环境、节约电能的重要手段和方法。静止无功发生器(SVG)可提高电网稳定性、增加输电能力、消除无功冲击、抑制谐波、平衡三相电网,降低损耗、节能减排。本文探讨利用SVG装置对光伏电站进行合理的无功补偿,使光伏电站更加经济、稳定的运行。
  关键词:光伏电站;SVG;无功补偿
  光伏发电是一种利用半导体器件的特殊性能,光伏效应的特性来发电的,与常规发电不同,只要有光线照射在这种半导体器件上,这种器件就会有电压的输出功能。解网逆变器待机、升压站主变空载运行,负责站内设备消耗,属于普通的用电。并网随着辐照强度的增大,光伏逆变器输出的有功功率线性增加并且为时变量,变化范围较大。光伏逆变器输出有功功率的同时必须提供一定的无功补偿,对电站的无功功率和电压控制,应配置相应的动态无功补偿装置调节无功功率,控制并网点电压。
  1 光伏电站概况
  协鑫宁夏中卫金信110kV升压站采取31.5公里三相双回110kV线路接入中卫变330kV升压站,共设计一台10万kVA和一台5万kVA升压变压器,并网3座50MW集中式光伏电站,各电站采取2条汇集线接入金信110kV升压站。各电站分别配置50个发电单元,安装500kW逆变器100台、1000kVA升压变压器50台,35kV高压开关柜14面,-5~+5Mvar SVG两台。并网考核点在110kV升压站对侧330kV升压站127间隔表计。
  升压站一次主接线图
  2 光伏电站无功补偿计算
  2.1 光伏电站无功补偿的配置
  本110kV升压站所辖三个光伏电站均在站内每条35kV母线下安装一台SVG动态无功补偿装置。
  2.2 变压器的无功损耗
  一般的,光伏升压变压器无功损耗所占总无功功率损耗的70%上下,架空线路产生的无功损耗约占总无功损耗的20%以上,光伏电站全部电缆产生的无功损耗所占比例的8%左右。为减少计算的工作量,可进行近似计算,其无功补偿容量只需考虑升压变无功损耗,再按照系数进行折算即可。
  变压器无功损耗:
  式中,QT为变压器无功损耗,kvar;UK%为变压器短路电压百分数,I0%为变压器空载电流百分数;S为变压器的视在功率,kVA;SN为变压器额定容量kVA。一般的,升压变的短路电压百分值为6.7%,空载电流百分值为0.4%。一般35kV/110kV升压变短路电压百分值为10.5%,空载电流百分值为0.67%,因此无功补偿容量可按光伏电站总容量的20%配置。
  3 光伏电站无功补偿的应用
  3.1 国家电网公司对光伏电站无功电压控制系统的基本要求
  集中式光伏发电站应配置无功电压控制系统,系统应具备多种控制模式,能够按照调度指令自动调节发电站的无功功率,控制电站并网点电压在正常运行范围内。
  根据电厂并网运行管理条例,光伏电站白天作为电源发出有功功率的同时也必须发出容性的无功功率进行补偿,控制电站并网点电压在合理范围。在停发状态下,需要感性的无功补偿,控制并网点的功率因数在合理范围。
  3.2 无功补偿的案例分析
  并网随着逆变器有功功率输出的增加,三座光伏电站发出容性无功并且过补偿,既保证调度无功补偿1万/分奖励,又确保对侧330kV升压站127表计正向无功止码不走字。
  解网后电站内逆变器、箱变、110kV主变等设备需向电网吸收网馈电力维持设备运行。为满足电网功率因数,每座电站每台SVG应发出感性无功,保证各站内出线无功接近于零。
  根据功率因数COS=,Q接近零,功率因数越大,电站内每台SVG应发出+0.5 Mvar无功,可保证对侧330kV升压站127间隔表计正向无功止码不走字,并网点的功率因数在合理范围之内。
  4 结语
  本文以光伏无功补偿为研究对象,对无功补偿的位置,补偿范围及补偿方式进行了探讨。以一座110kV升压站接三座光伏电站的无功补偿运行方式做案例分析,对光伏电站无功补偿运行调节有一定的参考价值。
  参考文献:
  [1]汪海宁,余世杰,苏建徽等.30kVA光伏并网逆变器的设计及控制研究[J].太阳能学报,2003:101-106.
  [2]丁毓山.配电网无功优化及无功补偿装置[M].北京:中國水利水电出版社,2010.
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