动态无功补偿装置SVG在光伏电站的应用浅析

动态无功补偿装置SVG在光伏电站的应用浅析

发表时间：2018-07-05T16:07:13.683Z 来源：《电力设备》2018年第9期作者：张小龙朱艳丽[导读] 摘要：目前光伏电站对投入无功补偿装置的认识不一，光伏电站认为投入 SVG 会大大增加电站的站用电量，SVG 装置发出无功仅仅对电网有益对光伏电站没有好处等。

(国网青海省电力公司海西供电公司青海格尔木 816099) 摘要：目前光伏电站对投入无功补偿装置的认识不一，光伏电站认为投入 SVG 会大大增加电站的站用电量，SVG 装置发出无功仅仅对电网有益对光伏电站没有好处等。实际是什么情况呢？笔者通过下面的粗浅分析，得出一定的结论。

一、基本原理

SVG 基本原理：所谓 SVG（Static Var Generator），就是专指由自换相的电力半导体桥式变流器来进行动态无功补偿的装置。装置的交流侧通过电抗器或变压器并联接入系统。适当控制逆变器的输出电压以改变 SVG 的运行工况，使其处于容性、感性负载或零负载状态。

二、投入 SVG 对系统电量损耗进行相关计算

1.理论计算

1.1 变压器有功损耗

P：变压器有功损耗，

P 0 ：变压器空载有功损耗，

P k ：变压器负载有功损耗，

S 2 ：变压器瞬时视在功率，

S N ：变压器额定容量。

公式（1）可以看出变压器的有功损耗同无功功率传递的多少是相关联的，即当无功功率加大会增加变压器的有功功率损耗。计算实例：以某 110kV、100MV A 变压器为例进行计算，输送无功 20MV A 和有功 40MW 时的有功损耗：变压器负载有功损耗 310kW，空载有功损耗 65kW，计算有功损耗

P=P 0 + P k （S 2 /S N ）

2 =65+310x0.2=127（kW）；

只输送有功 40MW 时的损耗：

P=P 0 + P k （S 2 /S N ）

2 =65+310x0.16=114.6（kW）

变压器减少无功传输会减少有功功率损耗，但从上面计算例子可以看出变压器损耗减少是 12.4 kW，以每天输送有功电量 8 小时计算，每天减少有功损耗为 100kW.h，每月减少有功损耗为 0.3 万 kW.h。

1.2 输电线路有功损耗

P L ：线路有功损耗，

R L ：线路等效电阻，

X L ：线路等效电抗，

P：线路输送的有功功率，

Q：线路输送的无功功率

公式（2）是线路阻抗功率损耗公式，可以看出输电线路的有功损耗同传输的无功功率多少和系统电压是相关联的，即当无功功率加大或电压减小时均会增加输电线路的有功功率损耗。计算实例：以某 110kV 送出线路为例进行计算，输送无功 20MV A 和有功 40MW 时的有功损耗

线路阻抗 R L =4.73Ω，P L =R L （P

2 +Q 2 ）/U 2 =4.73x（40 2 +20 2 ）/（110） 2 =780（kW）；只输送有功 40MW 时的损耗：

P L =R L （P

2 +Q 2 ）/U 2 =4.73x40 2 /（110） 2 =625（kW）

线路减少无功传输会减少有功功率损耗，从上面计算例子可以得出减少 155kW，以线路每天输送有功电量 8 小时计算，每天减少有功损耗为 1240 kW.h，每月减少有功损耗为 3.72 万 kW.h。理论计算每天输送有功 32 万千瓦时，每月输送电量 960 万千瓦时，投入 SVG 后可减少的有功损耗是 3.72+0.3=4.02 万千瓦时从计算可以明显看出，在有功功率固定的情况下，系统输送的无功功率越大，传输过程中产生的有功损耗越多，所以说采用无功功率就地补偿的方式在一定程度上是可以减少电能传输过程中的有功损耗。

2.工程实例统计数据

2.1 数据实例：

表 2 某电站投入 SVG 前后电量统计表单位：万千瓦时

备注：1）场损耗电量=发电量-上网电量（售电量）

2）SVG 有功电量：是 SVG 投入运行后连接变、功率柜、连接电缆和各连接点损耗有功电量。

2.2 投入 SVG 前、后，对有功电量损失的分析根据场站电量平衡计算，在未投入 SVG 之前发电量减去上网电量数值即为升压站和送出线路的损耗电量。投入 SVG 之后发电量减去上网电量数值即为升压站、送出线路的损耗电量和 SVG 用电量之和。表2 可以看出在输送有功电量相当的情况下，未投入 SVG 前需要从系统吸收无功来满足升压站电气设备所需无功，此时输电线路和变压器除了输送有功电量外，还输送部分的无功。SVG 投入运行后，升压站电气设备所需无功由 SVG 装置提供，不在需要从系统吸收无功，输电线路和变压器输送的主要是有功，会大大减少输电损耗。表 2 实际运行统计也可以明显看出，投入 SVG 前后，在单月发电量基本相同的情况下，场损耗电量明显减少。但因为存在 SVG 装置自身存在功率损耗（转换装置发热、通风等），投入 SVG 后比投入 SVG 前在发电量基本相同的情况下，上网电量减少 1 万千瓦时左右，从电站运行角度分析，投入 SVG 装置所增加的场站用电量大约 1 万千瓦时，而非 SVG 消耗的

3.8 万千瓦时有功电量。

三、SVG 投入意义

1.国标要求

GB-19964 光伏发电站接入电力系统技术规定第 6.2 条明确要求通过 110kV 及以上电压等级并网的光伏发电站应配置无功容量需按照满足容性无功能够补偿光伏发电站满发时站内汇集线路、主变压器的感性无功及光伏发电站送出线路的一半感性无功之和；感性无功容量补偿能够补偿光伏发电站自身的容性充电无功功率及光伏电站送出线路的一半充电无功功率之和的要求。

2.光伏电站稳定运行要求

由于光伏发电站大多在比较偏远地区，一般处于电网末端，系统比较弱，电压的变化范围加大，容易受到电网故障时对光伏电站的不良冲击。SVG 装置投入运行可以更好的保障光伏电站的稳定运行，避免在电网系统故障时，引起设备故障或停运，进一步恶化电网的运行条件。

四、结论

1.从电网安全稳定运行和考虑电网友好型电站等因素考虑，光伏电站应调试维护好 SVG 装置，保证其稳定运行。

2.由于目前大多数输出线路线损由光伏场站自己承担，SVG 投入运行后，场站增加的站用电并不是 SVG 装置本身所计量的有功电量，需要与减少无功传输后线路和变压器减少的有功损耗进行综合考虑。

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.