大型并网光伏电站无功电压控制综述

伴随着光伏集中式并网的快速发展,大型光伏电站并网对电网影响也成为新的研究热点。高电压远距离外送的大容量并网光伏电站出力波动会造成并网点电压的波动,故障时甚至会造成电压越限,有必要探究大型光伏并网的稳态运行及故障情况下的无功电压协调控制问题,提高电网的电压安全稳定性。针对现阶段国内外新能源并网无功控制的研究进展,阐述并网光伏发电的常用无功电压控制策略。     

并网光伏电站低电压穿越仿真与分析

根据光伏电站并网导则要求,针对光伏电站在电网故障时突然脱网的不利影响,提出了一种基于光伏逆变器低电压穿越能力的控制策略,在电网电压跌落时投入该控制策略,能够限制有功电流的增大,同时给定无功电流。仿真表明,在光伏电站并网点电压深跌落和浅跌落情况下,该控制策略均能够保证光伏逆变器输出电流不过流,同时能够向电网发出一定的无功功率以支撑并网点电压的恢复,实现低电压穿越。     

基于光伏系统低电压穿越的无功控制策略

分析了光伏逆变器的结构和功率控制方式。计算了光伏逆变器的无功功率极限。提出了一种基于光伏逆变器低电压穿越(LVRT)能力的无功控制策略。通过DIgSILENT PowerFactory仿真结果表明,采用该控制策略的光伏电站,可以在电网故障时不脱网并发送无功,支撑并网点电压,维持局部电网电压稳定。     

大型光伏电站无功电压控制策略

对于大型光伏电站,有功出力的波动不仅会造成并网点电压越限,也会造成电站内部局部电压过高,导致保护动作,使得逆变器脱网。分析了光伏电站并网点电压及站内各光伏发电单元并网电压的影响因素,提出了一种考虑站内电压分布的大型光伏电站无功电压控制策略。该控制方法通过实时检测并网点电压,与参考值比较并通过PI控制器自动获取维持并网点电压所需的无功需求量,实现并网点电压的动态调节;通过实时调节逆变器的无功输出,实现站内电压均匀分布。应用灵敏度的分析方法表示无功与电压间的关系,给出了PI控制器参数的设计过程,并将以站内电压均匀分布为目标的无功优化问题转化为可以快速准确求解的带约束条件的非线性规划模型;对该模型进行求解计算出无功补偿装置及各组光伏发电单元的无功参考量,在保证并网点电压稳定的基础上,改善站内电压分布,保证光伏电站的稳定运行。最后通过仿真计算,验证了该控制策略的正确性和可行性。     

基于无功功率裕度分配的光伏电站静态无功/电压控制策略

光伏电站大规模集中并网运行可能会引起系统电压波动,从而影响电力系统的稳定运行。为降低光伏电站并网对系统安全稳定的不利影响,减少输电系统网损,该文研究了光伏电站的无功/电压控制问题,首先分析了系统有功功率和无功功率对光伏电站并网点电压的影响,进而提出了一种基于无功功率裕度分配的光伏电站静态无功/电压控制策略,最后搭建了某实际光伏电站并网模型,通过动态仿真验证了所提控制策略的可行性和准确性。     

光伏电站低电压穿越时的无功控制策略

针对目前光伏电站通常以单位功率因数运行以尽可能多地输出有功功率而基本不输出无功功率,在非满功率运行时造成一定程度视在功率浪费的现状,提出了一种光伏逆变器低电压穿越(Low Voltage Ride Through, LVRT)时的无功控制策略。分析了光伏逆变器的结构和功率控制方式并计算其无功功率极限,利用光伏逆变器本身的无功输出能力向电网输出无功功率。通过DIgSILENT软件对有无采用无功控制策略时,负荷变化和三相短路故障情况下的各电气量进行比较分析。仿真结果表明,采用该控制策略光伏电站可以在电网故障时不脱网,并发送无功支撑并网点电压,维持局部电网电压稳定。     

并网型光伏电站无功电压控制

为解决大规模光伏电站接入电网引起的并网点电压越限问题,增大光伏在电网中的渗透率,光伏电站应具备较灵活的无功调压能力向电网提供无功支撑。为此,本文建立大规模光伏电站等效聚合模型,在光伏电站未配置无功补偿装置且逆变器无功输出为零的前提下,分析由于线路及变压器阻抗的存在,光伏接入降低电网电压稳定性的问题。基于上述原因,本文从无功补偿装置与并网逆变器相互配合的角度,提出一种光伏电站三层无功功率控制策略。该策略协调无功补偿装置与光伏发电单元之间及单个光伏发电单元逆变器之间的无功输出。在该控制策略下,光伏电站能更有效地调节电网电压,在维持电网电压在要求范围的前提下,电网有功、无功损耗最小。结合光伏阵列降功率运行策略,在光伏电站无功输出能力一定的前提下,确保电网的稳定运行。最后,通过算例验证该策略的正确性和有效性。     

光伏电站无功电压控制策略的研究

针对大规模光伏电站接入电网而引起的并网点电压不稳定问题,提出了一种光伏电站的无功电压协调控制策略。该策略是以并网点电压维持在一定水平为依据,根据计算所得的光伏电站并网点的无功需求,对光伏电站的所有无功功率集中协调控制。通过无功协调控制器下发协调控制指令给光伏电站内电容电抗、每台光伏逆变器和无功补偿装置,获得合理的无功功率分配,维持光伏电站并网点的电压稳定。仿真结果验证该策略的可行性和有效性。     

并网型光伏系统无功电压稳定性控制策略研究

针对目前光伏电站接入电网所涉及的电压稳定性问题,在对光伏逆变器无功输出能力与控制点无功电压影响特性研究的基础上,提出一种综合考虑电网静态扰动和暂态故障下的无功电压控制策略。将电压分为静态和暂态控制区,根据光伏单元有功出力和控制点电压所处区域采取对应的无功优化方案,实现了无功在光伏电站与无功补偿装置之间及光伏电站内各逆变器之间协调分配。对采用该策略前后光照强度引起的静态电压波动及电网三相故障引起的暂态电压跌落情况进行仿真。仿真结果表明:采用该控制策略后系统在静态或暂态下均能提供较好的电压支撑作用,有效地抑制电压波动与故障脱网,验证了该电压控制策略具有有效性与经济性。。     

大型光伏电站并网逆变器无功与电压控制策略

随着大型光伏电站装机容量的不断增加,光伏发电单元本身的光照强度、温度变化等都会引起并网电压波动甚至越限,大型光伏电站必须参与调压控制,必要时给电网提供紧急无功支撑。针对该问题,首先以某40MWp光伏发电项目为例,对线路阻抗引起的电压波动和偏差进行了量化分析,理论分析表明:随着有功输出的进一步增加,线路电抗的影响要大于线路电阻的影响,并网电压的幅值逐渐减小。在此基础上,通过对并网逆变器在不同控制方式下无功容量及其无功补偿局限性的分析,提出了适用于大型光伏电站的并网逆变器无功与电压控制策略,并对具体实现方式、无功分配方案、光伏发电单元无功优化等问题进行了深入分析。最后,通过算例仿真验证了所提无功与电压控制策略的正确性和可行性。     

光伏电站低电压穿越技术研究

针对大规模光伏电站在电网故障或扰动时突然脱网造成的严重后果,提出了一种光伏电站低电压穿越(Low Voltage Ride Through,LVRT)控制策略,详细分析了基于正负序同步旋转坐标系的并网逆变器控制策略以及LVRT有功电流和无功电流协调控制的实现方法。以单相电压跌落故障为例,进行了仿真和实验研究,结果表明所提出的控制策略不仅能保证并网逆变器在电压跌落期间输出不过流,而且能够向电网发出一定的无功功率以支撑并网点电压的恢复,实现低电压穿越。     

SVG在霍城图开光伏电站中的研究及应用

本文论述了动态无功补偿技术在光伏电站电网中的应用,分析了SVG的基本工作原理、组成及其控制策略,并对其控制策略进行了理论分析,并在霍城图开光伏电站进行了现场测试。测试结果表明,该SVG可有效改善光伏电站接入点电网的电能质量、抑制电压波动、并提高功率因数,具有较高的学术研究和工程应用价值。     

大型光伏电站逆变器组群调相控制方法的研究

光伏电站有功输出波动是造成并网点电压波动的主要原因,光伏电站传统的AVC控制是基于PI闭环反馈控制思想、分梯度多次调整来实现电压调节。通过分析光伏电站场内有功变化、无功输出、无功损耗对电压调整的影响,提出了一种计及有功改变对无功需求进行修正的光伏电站AVC控制方法,并对光伏逆变器无功分配进行再优化。仿真结果表明,本文所提方法不仅能快速抑制有功出力波动引起的电压偏差,还能减少光伏电站的有功损耗。     

大型光伏电站变结构低电压穿越控制策略研究

通过分析大型光伏电站在电网故障下的特征,研究了大型光伏电站低电压穿越的变结构控制策略。在电网发生故障时,通过变结构控制策略,限制逆变器交流侧电流幅值,同时切换网侧电压外环控制,通过比例调节器,将电压跌落深度转换为无功电流缺额,向电网发送无功功率,提高电网电压的恢复能力,并将此控制策略应用于多台并网逆变器联合运行。仿真结果表明,所提出的变结构控制策略能够有效限制交流侧电流幅值,使逆变器不脱网运行,提高了故障点电压的恢复能力,实现光伏电站低电压穿越的要求。     

低压网络中并网光伏逆变器调压策略

为解决光伏接入电网引起的并网点电压越限问题,增大光伏在电网中的渗透率,可充分利用并网光伏逆变器的无功调压能力向电网提供无功支撑。为此,从电网电压降落角度研究光伏发电接入电网前后并网点电压的变化,并深入分析了德国电气工程师协会(Verband Deutscher Elektrotechniker)提出的无功功率控制策略,在此基础上,提出一种基于并网点电压幅值与光伏有功出力的Q(U,P)无功功率控制策略。该控制策略继承了德国电气工程师协会提出的策略的优点,在此控制策略下,光伏系统所有逆变器参与电网电压调节,在维持电网电压在要求范围的前提下,无功吸收总量最低,电网有功、无功损耗最小。算例结果验证了该策略的有效性。     

电网电压波动时双馈电机的无功补偿特性分析

双馈电机网侧变换器可以吸收或发出无功功率。电网电压波动将影响双馈风机输出特性,系统需吸收或发出无功功率来维持电网稳定。通常,双馈电机都会在并网点安装就地无功补偿装置。本文研究了双馈电机无功特性,当电网电压波动时,由电机本身来补偿电网因电压波动引起的无功需求。通过改变网侧变换器无功参考值,来调节网侧的输出无功功率。结合理论以及仿真验证分析得出该方案的可行性,在电网电压波动时,双馈电机能有效提供所需无功,对电网电压起到稳定性作用。     

光伏电站低电压穿越技术要求与实现

针对大型光伏电站在电网扰动或故障时突然脱网给电网带来的不利影响,提出了一种基于光伏逆变器的光伏电站低电压穿越控制策略,并进行仿真分析。结果表明该方法能够保证光伏逆变器在电网电压跌落时不过流,同时能够发出一定的无功功率以支撑并网点电压,具备低电压穿越的能力。     

光伏电站低电压穿越技术要求与实现

针对大型光伏电站在电网扰动或故障时突然脱网给电网带来的不利影响,提出了一种基于光伏逆变器的光伏电站低电压穿越控制策略,并进行仿真分析。结果表明该方法能够保证光伏逆变器在电网电压跌落时不过流,同时能够发出一定的无功功率以支撑并网点电压,具备低电压穿越的能力。     

计及LVRT控制策略的光伏电站并网配电网故障分析方法

随着光伏电站在配电网中渗透率的不断提高,且在光伏电站低电压穿越(LVRT)控制特性的要求下,诸多故障分析方法已经不再适用。针对上述问题,首先通过分析光伏电站故障电流输出特性建立受并网点正序电压控制的电流源等值模型;在此基础上,分析在不同故障条件下含光伏电站的配电网节点电压方程,针对光伏电站输出电流与并网点正序电压间的非线性关系,提出双端搜索下的试根法配电网故障分析方法。最后,通过仿真验证算法的准确性,并比较光伏电站在LVRT控制策略与传统控制策略下配电网的故障特性,验证LVRT控制特性在故障时对电网的支撑作用。     

基于光伏逆变器的快速功率控制系统研究及应用

为使新能源功率输出能快速响应系统有功功率和无功功率平衡需求,文中提出光伏电站毫秒级功率控制的系统性方案。首先,基于光伏逆变器的功率快速交换能力,在光伏电站并网点直采电压、电流,实时监测并网点频率和电压变化,根据一次调频参数计算光伏电站有功出力。在此基础上,通过高速环网通信链路群控光伏逆变器进行有功出力,使得光伏电站具备一次调频能力。在无功功率控制方面,文中通过智能多状态序列判别算法实时计算光伏电站并网点对电力系统的阻抗,根据并网点电压波动实时群控光伏逆变器进行无功出力,使得光伏电站具备动态无功响应能力,从而完成光伏电站功率的快速控制。目前该系统已经在淮安金湖光伏电站中试点运行,现场试验数据说明应用文中提出的控制系统可实现一次调频响应时间小于0.15 s,动态无功响应时间小于30 ms的指标,验证了控制系统的有效性和可行性。