浅论光伏电站无功补偿工程应用
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摘 要：光伏电站无功补偿容量应结合接入电网系统的实际情况来选择，配置合理的无功补偿装置，有效解决光伏电站内部扰动对电网系统电压波动的影响，以实际光伏电站工程为例，给出光伏电站无功补偿容量计算过程。
关键词：光伏电站;接入电网点功率平衡;SVG无功补偿
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.165
0 引言
近年來，在国家可再生能源发电政策的支持下，光伏发电装机容量迅速增长，光伏电站接入电网系统时会造成系统电压波动、谐波增大等。为满足系统对光伏电站接入的要求，合理配置无功补偿装置，提高电站功率周数，减少电能输送的损耗。结合实际工程配置适当的无功补偿装置。
1 无功损耗计算
光伏电站配置的容性无功容量应能够补偿光伏发电站满发时站内汇集线、主变压器的全部感性无功及光伏发电站送出线路的一半感性无功之和，配置的感性无功的容量应能够补偿光伏发电站内全部充电无功功率及光伏发电站送出线路的一半充电无功功率。
2 光伏电站并网工程实例
某地光伏电站装机容量为20MWp，以两回35kV电缆线路接入66kV升压站35kV侧，共设20个1MW的逆变升压单元，采用集散式逆变器，在每个升压单元中，每个1MW集散式逆变器接15个组串，每个组串安装20个260Wp的光伏组件，每15个组串接入一体化逆变升压单元，其中包含1台1MW集散式逆变器和1台1MVA干式变压器。66kV升压站以1回66kV线路送至上级220kV变电站低压侧66kV母线上。
2.1 主要计算参数
（1）光伏场区35kV集电线路2回，每回所带光伏阵列容量10MW。导线为电缆，选择ZRC-YJV23-26/35-3×120mm2型号，电缆线路长度18km，电抗为0.105Ω/km。
（2）箱式变压器型号S11-1000/38.5kV，变比38.52×2.5%/0.48kV
接线组别Yd11，阻抗电压6.5%。
（3）66kV升压变压器型号SZ11-20000/66kV，变比668×1.25%/38.5kV
，接线组别Yn、d11，阻抗电压9%。
2.2 无功损耗计算结果
光伏电厂投运后满发时：
光伏场区35kV集电线路无功损耗为26.41kvar;
箱式变压器无功损耗为1340kvar;
66kV升压变压器无功损耗为1160kvar;
66kV送出线路无功损耗的一半为85.67kvar;
光伏电厂投运后满发最大无功损耗为2569.25kvar。
国家标准《光伏发电站接入电力系统技术规定》（GB/T19964-2012）中的要求，光伏发电站安装的并网逆变器应满足有功出力下功率因数在-0.95～+0.95的范围内动态可调，并满足在图1所示矩形框内动态可调。
逆变器具备在功率因数-0.95～+0.95水平运行的能力。20MWp光伏电站最大可发无功约为6574kvar，这样就不会给电力系统带来任何无功负担，还可以贡献大部分无功出力。
3 光伏电站接入系统后动态无功配量分析
当发生光伏站内部常规扰动时（如机组启停、电容器投切及其他可能引起电压波动的情况），可能造成光伏电站电压水平的瞬间抬升或跌落。这样瞬时电压波动，可以通过在光伏电站加装动态无功补偿装置的方式，减小光伏电站内部常规扰动对电网及光伏电站电压水平的影响。
3.1 光伏电站内部扰动对系统电压的影响
分别考虑光伏电站接入系统后在冬大、冬小，以及加装不同容量的动态无功补偿装置的运行方式，经计算得出表1和表2。
系统变电站电压仍满足-3%～+7%的运行要求，系统可以承受该边界值的变化。
结合电网实际情况及光伏电站无功配置原则，避免无功补偿设备不能充分发挥能力，造成资源浪费。经计算，光伏电站出力的投切，对系统电站和升压站电压波动具有一定影响，最为严重的情况即为光伏电站满发出力全切或光伏电站从零出力到全投的情况。系统66kV母线电压最大波动均为-0.0026p.u.～0.0019p.u.。这种由于光伏电站机组投切造成的系统电压波动，对系统的安全稳定运行存在一定的影响，可以考虑通过在光伏电站加动态无功补偿装置，以平复系统电压波动。
经分析，此光伏电站投运后，光伏电站加装容量3Mvar动态无功补偿装置，光伏电站机组全切或全投情况下，66kV母线电压可迅速恢复至初始水平。此时，小负荷方式下，升压站出口电压与初始状态相差约0.0016pv;大负荷方式下，升压站出口电压与初始状态相差约0.0016pv。
综上所述，依据光伏电站接入总电网特性，电压水平及电网实际情况，综合考虑光伏电站投运后对电力系统的影响，同时避免无功补偿设备不能充分发挥能力，造成投资浪费，装设一套SVG装置额定补偿容量为-3Mvar（感性）～+3Mvar（容性）无功连续可调动态无功补偿装置。可保障光伏电站正常运行过程中机组投/切，光伏电站与系统连接点电压保持基本恒定，对系统电压水平影响最小。
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