SVG在光伏发电站内动态无功补偿的选型计算

SVG在光伏发电站内动态无功补偿的选型计算

当前，我国的光伏容量逐年在提升，处于世界第一的位置，光伏电站配置无功补偿装置在光伏输送容量和系统稳定性提高方面有着显著的作用，还能防止电压崩溃[1]。文章简单介绍了SVG的基本工作原理及系统组成，并对其在光伏电站中的选型依据进行分析。最后，根据具体实例，提出无功配置方案，对实际工程有指导价值。

标签：光伏；SVG；无功补偿

引言

与常规的能源发电区分开来，光伏发电系统输出的功率存在不稳定的问题，容易受到有无光照、温度变化等环境因素的影响，通过对系统无功功率的调整可以使并网运行中的点电压实现稳定状态。当夜晚没有光照时，有功出力为零，SVG 可作为线路无功补偿装置来加强线路的输电能力[2]。

1 静止型无功发生器SVG

SVG（静止型动态无功发生器）是一种IGBT全控式有源型无功发生器，将电抗器连接桥式变流器上，可以发出或吸收无功功率，从而使SVG调节的电压更平稳的柔性电压来达到动态无功补偿的要求[3]。SVG是由功率模块、启动和控制部分组成的。它的基本电路构造如图1所示。

2 光伏电站中SVG的作用

2.1无功补偿能力强

光伏电站大多选用电缆接线，电缆自身相当于圆柱体的电容器装置。当光伏电站处于光伏满发和停发两种状况下需要无功补偿，无功补偿分别为容性和感性的，SVG可以使这两种无功补偿更高效更持续平稳。如果选型适当，功率因数可趋于1.0。

2.2 抑制諧波能力强

SVG通过运用桥式电路的PWM技术能够消除逆变器产生的低次谐波。高次谐波随不能够被完全消除，但也可以相应程度的降低，这样就不需要在光伏电站中再配置其他的消除谐波的装置[4]。

3 光伏电站中SVG选型依据

3.1线路产生的感性无功功率

3.2 计算线路产生的容性充电功率

式中，QC和Q’C为电缆和架空线路产生的容性充电功率；B为电纳。

3.3 计算变压器无功损耗

式中，QF和QN分别为变压器空载和短路无功损耗，单位为kvar；US%为电压器短路电压百分数。I0%为空载电流百分数。

4 某光伏电站工程实例分析

就某安装总容量为30MWp的光伏电站设计来讲，该电站有30个1MWp的光伏发电模块单元，每两台500kW的逆变器接入一台100kvA的升压变压器，将输出电压由315v升压到35kV，从而构成1MWP的光伏发电单元。5个光伏发电模块单元会连接成一个集电线路。分别将6回35kV集电线路接入35kV开关站的母线，通过5.7km（LGJ-3*240）的架空线专线接人上级变电站。35kV汇集线ZR-YJV22-26/35-3*70电缆长度共5.115km。ZR-YJV22-26/35-3*95电缆长度5.55 km，I0%为0.4，US%为6.5[5]。线路参数见表1。

4.1 计算光伏电站感性充电无功功率

光伏电站感性无功功率总和：

4.2计算光伏电站容性充电无功功率

光伏电站总的容性充电功率：

国家电网对光伏电站并入电网作出了相关规定，根据光伏电站总光伏装机容量的30%的裕度要求，同时要求状态响应过程不超过30ms。要想确保无功功率有一定调节容量，要求光伏电站在无功功率补偿配置方面既要补偿自身无功损耗，还要给系统留有无功备用[6]，建议在光伏升压站每段35kV母线上配置1组9Mvar的SVG。调节范围限定在负9Mvar（感性）到正9Mvar（容性之间），SVG 根据电压或功率因数两种模式调节。

参考文献：

[1]孟庆天，李莉美.光伏电站无功补偿容量分析[J].电力电容器与无功补偿，2012，33（6）：53-5.

[2]国家电网公司促进新能源发展白皮书（2016）[S].国家电网公司，2016.

[3]李广磊，李笋，孙树敏，等.基于STATCOM和LCC——MTDC技术的大规模风电并网技术研究[J].电力系统保护与控制，2014，42（5）：32-39.

[4]庄文柳，张秀娟，刘文华.静止无功发生器SVG原理及工程应用的若干问题[J].华东电力，2009，8（37）：1295-1299.

[5]朱彦玮，贾春娟，李玮，等.大中型光伏电站无功补偿配置研究[J].电器与能效管理技术，2014（20）：55-59.

[6]付文秀，范春菊.SVG在双馈风力发电系统电压无功控制中的应用[J].电力系统保护与控制，2015，43（3）：61-68.