[發明專利]基于無功消耗的光伏電站無功補償優化配置控制方法

有效

• 申請號: 201210381110.8
• 申請日: 2012-10-09
• 公開（公告）號: CN102916434A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 朱月涌;魏華棟;周建;李瑋;管勇濤;許衛東;于青;樊瀟;姜海峰;張洪霞
• 申請（專利權）人: 山東電力工程咨詢院有限公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/38
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本發明涉及一種基于無功消耗的光伏電站無功補償優化配置控制方法。

背景技術

光伏電站采用光伏組件發電，經逆變、升壓后，送入電網。光伏電站的運行，是在光照達到一定強度時，通過控制系統自動實現并網后，開始輸出有功功率，其輸出的有功功率，與地域、環境等因素有關，隨光照強度、溫度變化，其發出的有功功率隨著時間變化大范圍波動，同時消耗的無功功率也將動態變化。

光伏電站要求配置一定容量的無功補償裝置，配置的容量大小一般與電站的設計容量成一定比例，無功補償裝置的控制方法參照普通變電站無功補償控制方法，根據電壓和功率因數要求，控制投入的無功功率大小。

通常，無功補償裝置采用以下三種方式實現：

1)固定電容器FC。電容器可以補償固定容量的無功，一般采用機械開關或晶閘管開關控制其投切。實際中，采用將電容器分組，根據控制判據發出各電容器分組的投切指令。

其特點是：結構簡單，造價低，補償容量固定，每次投入或其切除一個分組。缺點是補償容量受電網電壓影響，當電網電壓較低時，補償容量明顯下降，動態跟蹤補償性能差。

2)靜止無功補償器SVC。SVC靜止無功補償器（Static?Var?Compensator）是一種基于電力電子技術的無功功率快速連續調節裝置。其基本電路結構為TCR，通常采用兩個反并聯晶閘管控制的電抗器與一組或多組固定電容器FC并聯，構成雙向無功補償裝置，通過控制晶閘管的觸發角，可以使TCR支路成為一個連續可調電抗器，從而連續調節投入系統的無功功率。

主要缺點是：產生較大的諧波，補償容量受電網電壓的影響，造價比較高，優點是可以連續調節補償無功功率。

3)靜止無功發生器SVG。SVG靜止無功發生器(Static?Var?Generator)，它將PWM控制的電壓源逆變器并聯接入電網，不需要大容量的電容、電感等儲能元件，相當于一個無功電流源，其無功電流值不受系統電壓的影響，可在系統電壓較低的條件下提供無功支持，快速進行無功補償，具有諧波含量少、控制能力強、同容量下占地面積小等優點，相對造價高，控制復雜。

發明內容

本發明專利的目的是結合光伏電站運行特點，提出一種根據光伏電站無功消耗容量進行無功補償容量優化配置控制方法。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案。

一種基于無功消耗的光伏電站無功補償優化配置控制方法，該方法包括靜態無功補償控制的步驟、以檢測并網的肯定條件進行動態無功補償控制的步驟。其控制原理方法如圖5所示。

所述靜態無功補償控制的步驟中，采用固定容量的電容器補償；將靜態無功補償的固定電容器，安裝在光伏電站升壓變壓器的低壓側；固定電容器補償裝置的控制方式采用長期投入。

所述動態無功補償控制的步驟中，采用具有動態無功補償功能的無功補償裝置，即靜止無功補償器SVC或靜止無功發生器SVG；將動態無功補償裝置SVC或SVG，安裝在升壓變壓器的高壓側；并根據光伏電站運行分析，提出基于動態無功消耗的補償控制策略。

所述基于動態無功消耗的補償控制策略包括電壓、電流測量的步驟、消耗無功功率計算的步驟、動態補償控制的步驟。

本發明的有益效果是，

1、投資經濟性與補償效果

如果光伏電站采用傳統固定電容器進行無功補償，雖然節省投資，但是因為光伏電站發電功率動態變化，無法實現動態跟蹤，影響補償效果。完全采用動態補償裝置，則控制復雜，造價也很高。采用本專利的優化配置及控制方法，雖然會增加部分初始投資，但能收到很好的控制效果。

2、運行經濟性

在光照不足時，光伏電站處于非并網狀態，總體來說光伏電站一年中有將近50％的時間是處于這種狀態。在這種情況下，電站相對電網屬于負載，靜態無功補償設備可以提供送出線路和變壓器的無功消耗，實現電網無功分層就地補償的原則，同時降低電站運行費用。

光伏電站采用提出無功補償優化配置，則固定電容器只需全部投入即可，操作簡單，同時減小了動態無功補償裝置的容量配置，這樣既節省投資、同時補償效果好，并且可以降低運行費用，實現經濟運行。

附圖說明

圖1是光伏電站靜態補償結構圖。

圖2是光伏電站動態補償結構圖。

圖3是基于動態無功消耗的補償控制策略圖。

圖4是光伏電站無功補償總體結構圖。

圖5是本發明無功補償控制圖。

具體實施方式

下面結合附圖與實施例對本發明作進一步說明。