光伏电站并网控制系统的功率控制
所属分类:新闻资讯 阅读次数:835 发布时间:2022-07-01
为了保障电网安全稳定运行,提高光伏发电消纳能力,光伏电站并网运行后,应根据电网运行要求进行功率控制。光伏电站的功率控制包括有功功率控制和无功功率控制两个方面。对于并网型光伏电站,其功率控制通过逆变器、SVC、SVG等设备实现。
光伏电站并网控制系统是指安装于光伏电站内,自动接收调度主站下发的有功功率、电压(无功)整定值,自动闭环调节站内逆变器、SVC、SVG等设备的有功/无功功率,实时跟踪调度主站下发指令的系统。
一、逆变器
逆变器是通过半导体功率开关的开通和关断作用,将直流电能转变成交流电能供给负载使用的一种转换装置,是整流器的逆向变换功能器件,也是光伏并网发电系统进行电能变换的核心。
(一)逆变器的技术性能
1.额定输出电压
2.输出电压的不平衡度
3.输出电压的波形失真度
4.输出频率
5.负载功率因数
6.输出容量
7.输出效率
8.其他技术要求
(二)光伏并网控制系统对逆变器的技术要求
1.通信接口信息
2.功能和性能
逆变器需具有低电压穿越能力,在并网点电压因电网事故或扰动引起跌落时,在一定电压跌落范围和时间间隔内,逆变器不至干闭锁使光伏电站脱网。同时,逆器还需有过频、欠频、短路、漏电、防雷、防过温,交、直流过电流,电网断电,电网过、欠电压,逆变器故障、DSP故障、直流母线过电压保护功能。
二、无功补偿装置
(一)无功功率补偿
电能可以转换为热能、光能、化学能及机械能等,这种转换和消耗的电能为有功能量,对应的功率是有功功率。实际上,电能在其转换和传递的过程中,有时,并不能直接完成尤其是在电能的传递过程中,需要进行电磁转换或电场转换的时候,必须建立一个磁场(感性)或电场(容性)的通路(桥梁)。用来建立这种磁场或电场通路所消耗的电能并没有被真正消耗掉,于是,我们称这部分能量为无功能量,对应的功率叫无功功率。
无功功率补偿的作用概括起来有:
(1)在电力系统扰动情况下,提供有效的电压支撑
(2)提高输电系统的静态和动态稳定性
(3)降低过电压
(4)阻尼系统的低频和次同步振荡
(5)减小电压和电流的不平衡,抑制不对称负荷
(6)减小由于电压波动引起的闪变
(7)增加输电线路的有功功率传输容量
(8)滤除流入系统的谐波电流
(9)快速补偿换流站所需要的无功功率,稳定弱系统的波动,保证可靠换流
传统的无功补偿装置很多,有同步调相机、并联电容器等。
同步调相机(SynchronousCondenser,SC)是专门用来产生无功功率的同步机,在过励磁或欠励磁的不同情况下,可以分别发出不同大小的容性或感性无功功率。由于它是旋转电机,损耗和噪声都比较大,运行维护复杂,响应速度慢,在很多情况下已经不能满足快速无功功率控制的要求。
并联电容器也是无功补偿的传统方法之一,其结构简单,费用低廉。然而,并联电容器不能跟踪负载无功需求的变化,只能补偿固定无变化的无功功率,且当系统中存在谐波时,还有可能发生并联谐振,导致谐波放大。
因此,随着技术的发展,传统的无功补偿装置已经逐渐被静止型无功补偿装置SVC和静止无功发生器SVG所取代。光伏电站可在升压变压器低压侧配置集中无功补偿装置。无集中升压变压器光伏电站可在汇集点安装集中无功补偿装置。光伏电站无功补偿装置配置,应根据光伏电站实际情况,如安装容量、安装型式、站内汇集线分布、送出线路长度、接入电网情况等,进行无功电压计算后确定。光伏电站的无功补偿装置主要有SVC和SVG两种。
(二)SVC装置
根据IEEE和CIGRE的定义,SVC(StaticVarCompensator)是一种并联型静止无功功率补偿器,其输出可变,以保持或者控制电力系统中的特定参数。
由于传统无功补偿装置在响应速度、损耗噪声、运行维护等方面的局限性,从20世纪70年代开始逐渐被SVC所取代。饱和电抗器(SaturatedReactor,SR)属于早期的SVC装置,其铁芯工作在饱和状态,因而损耗和噪声都很大,而且存在一些非线性电路的特殊问题,又不能分相调节以补偿负荷的不平衡,故此未能占据SVC装置的主流。
随着电力电子技术的发展及其在电力系统中的应用,使用晶闸管的SVC逐渐成为首选方案。这类SVC没有旋转元件、可靠性高,可以根据电网无功的实时需求连续调节无功功率的输出,从而实现系统无功功率的动态补偿。具有快速响应性,可频繁动作性以及分相补偿的能力,可应用于大型冲击性、快速周期波动、不平衡以及非线性负荷的动态无功补偿领域,改善电能质量。因此,近年来,在世界范围内其市场一直在迅速而稳定得增长,已占据了SVC的主导地位。
SVC的一般特征如下∶
(1)没有旋转部件,维护要求较低
(2)控制响应快速
(3)可以分相控制
(4)损耗较小
(5)可靠性高
(6)不影响系统短路容量
(7)除晶闸管投切电容器外,SVC会产生谐波
(8)当SVC运行在线性可控范围外时,其发出的无功功率随着电压的平方而变化,造成低电压时无功支撑能力的减弱
(三)SVG装置
静止无功发生器(StaticVarGenerator,SVG),又称静止同步补偿器(StaticSynchro-nousCompensator,STATCOM),采用目前最为先进的无功补偿技术,不再采用大容量的电容和申感器件、将IGBT构成的桥式电路经过变压器或电抗器接到电网上和当地调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值,或者直接控制其交流侧电流,就可以使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流,实现动态调整控制目标侧电压或者无功的目的。
SVG装置的特点:
(1)补偿方式∶通过检测模块、控制运算模块及补偿输出模块进行无功补偿,根据补偿容量,补偿后的功率因素可以达到0.98以上
(2)补偿时间∶4~20ms就可以完成一次补偿
(3)有级无级∶可以进行无极补偿,配置合适的补偿容量能够实现精确补偿
(4)谐波滤除∶不产生谐波更不会放大谐波,配合滤波支路可以滤除谐波
(5)使用寿命:10年以上,自身损耗极小且基本上不需要维护
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