- 文献综述(或调研报告):
问题背景
目前对太阳能进行利用的最主要的方式是光伏并网运行,该运行方式可以实现偏远地区对负荷集中地区的输电。然而,大规模的光伏并网运行也会对系统带来不利的影响,如配电网末端电压抬升。文献[4]定量地阐述了配电网末端电压抬升产生的具体原因,从中可以看出,当光伏发电的总容量超过负荷总功率时,配电网将会产生电压抬升,而且越靠近配电网末端,电压抬升的数值越大。同时,文献[4,7]指出,虽然低压配电网的R/X值远大于输电网,也就是说电网电压更易受有功功率影响。但是,由于调节有功功率意味着降低光伏电源的功率输出,使得太阳能利用效率变低,因此调节无功功率也具有很高的研究价值以及经济效应,本文便主要研究通过调节无功功率的电压补偿方法。
国内外研究
文献[1,2,6]指出,国内目前对光伏并网的研究大多采用单位功率因数控制,以及基于有功的功率因数控制;国外的研究,根据文献[7],如德国电网规范(GGC)提出了基于有功的无功功率特性Q(P),以及电压功率特性Q(V)等标准。
各种无功控制策略
文献[7]提到:恒定功率因数控制即控制逆变器的输出功率因数为恒定值,然而,在没有出现电压异常的情况下,恒功率因数控制策略也会给逆变器分配无功功率,在没有最大程度地利用逆变器容量的同时,也增加了不必要的线路损耗;基于有功的无功控制策略Q(P)则根据有功的大小来调节无功,已达到控制电压和减少线损的目的;然而,Q(P)特性不能明确地给出电压限制,具有一定的局限性。文献[1,2]指出,控制由于其各个光伏系统的功率因数相同,也存在电压限制不明确的问题,在有些时候也会增大电网的消耗。通过以上分析不难得出,Q(V)控制策略作为最理想的控制方法,由于直接测量电压数据,可以明确地制定电压限制,能够达到更加精确的控制目标,同时,也能够很好的降低电网损耗以及无功消耗。此外,文献[1]还指出:基于电压的无功功率控制Q(V)虽然能避免逆变器吸收或发出多余的无功功率,但并不能利用所有的逆变器进行电压调节;基于有功功率的功率因数控制恰好具有能够调动所有逆变器的优点。为此,文献[1]提出了基于并网点电压幅值与光伏有功出力的Q(U,P)控制策略。采用该控制策略可以为每个逆变器提供最优的无功功率参考值,同时线路损耗达到最小化,继承了两种方式的优点。
多无功源分级利用
一般情况下,光伏并网系统除逆变器提供的无功功率之外,还有其它的无功源,比如SVG,开关电容器等。因此,在进行电压调节时需要充分考虑多无功源之间的配合。文献[2]提出了三层无功控制策略来将所需无功分配给光伏电站各无功源。为减少光伏电站内部馈线上的损耗,优先采用在主变低压侧装设SVG进行无功补偿;当无功补偿装置满发时,采用基于加权系数的灵敏度方法为各个光伏发电单元分配无功功率;而对于每个光伏发电单元的子单元(逆变器),应保证每个子单元具有相同的无功裕度,防止某一台逆变器超出极限导致的链式反应。同时,文献[8]还考虑了含静态电容器组时,不同无功源的动态性能,提出了动态无功与静态无功优化协调控制和快速无功与慢速无功优化协调控制的概念,优先进行动态无功与静态无功的无功代替;其次进行快速无功(SVG)与慢速无功(逆变器)的无功代替,释放SVG无功,最大化无功裕度。
