光伏发电网电压操作技能评析范文

适应大规模光伏接入的二级电压控制

二级无功电压控制的主要目的是在一级无功电压控制的基础上补偿电压的慢变化，通过改变一级无功电压控制机端电压设定值及投切容抗器，主动补偿分区内中枢母线电压偏差，扩大发电机等控制源的无功电压控制范围，实现分区内各机组及容抗器的协调控制。考虑到光伏发电的并网方式，二级无功电压控制更适合“大规模集中开发、高压接入”的光伏电站无功电压控制。传统的二级无功电压控制主要考虑电源侧发电厂机组无功协调控制，使电源送出点电压满足要求，保证重要枢纽母线的电压水平。而大规模光伏发电集中高压并网，直接接入电网主网运行，势必会造成主网光伏发电并网点的电压波动，影响主网的电压水平。此时，单靠电源侧发电厂机组的无功控制能力已无法满足电网电压调节需求，需要在充分发挥光伏电站无功调节能力的同时，考虑电网枢纽变电站及光伏电站并网变电站的无功调节能力，通过实现多种无功源的共同协调控制，保证电网重要电源点和电压支撑点的电压水平。

适应大规模光伏接入的三级电压控制

三级无功电压控制主要从经济角度出发，降低全网损耗，根据电网实时运行状态，利用无功潮流优化技术计算全网无功电压最优潮流分布，给出各个区域中枢母线电压和重要联络线的无功设定范围，结合二级无功电压控制实现全网目标控制。三级无功电压控制则更适合“分散开发、低电压就地接入”的光伏电站无功电压控制。含光伏发电的三级无功电压控制，除具备常规无功优化潮流计算能力外，在进行无功优化建模和选择控制策略时，需要考虑光伏并网发电的运行特征，在光伏发电出力达到峰值及快速变化阶段，需要自动动态调整三级无功电压控制的建模方式、控制周期及控制策略，以适应电网无功调节需求。同时，在计算各个区域中枢母线电压和重要联络线的无功设定范围时，要充分考虑各区域内的光伏并网及运行特点，综合评估各区域内的无功调节能力，选择适当的控制策略及区域间无功互补策略，维持全网无功电压运行水平。

含光伏发电的多种无功源协调控制技术分析

根据光伏电站接入电网方式的不同，可以分直接并网方式、间接并网方式2种。不同的并网方式应采用不同的协调控制方法实现全网的无功源协调控制。

1直接并网方式下的协调控制方法

直接并网方式（如图3所示），即光伏电站直接或通过升压站连接至汇聚站并入电网主网架运行。直接并网方式下，光伏电站类似于一座直调发电厂，通过其升压站可以拓扑搜索到并网点母线，可以直接在网、省调度中心调度侧进行建模、控制，因此直接并网方式可以通过二级无功电压控制实现控制目标。通过二级无功电压控制模式，光伏电站参与全网的系统调压，维持其并网电压在指定范围内。如果光伏电站自身无功调节能力充足，通过并网点恒电压控制模式，则可以将并网点母线定义为控制母线来维持母线电压值；如果光伏电站自身无功调节能力不足，则可以将并网点母线定义为关键母线，基于区域电压控制原则，通过协调包括光伏电站、发电厂及枢纽变电站在内的多种无功源进行无功优化，维持并网点母线的电压水平。

2间接并网方式下的协调控制方法

间接并网方式（如图4所示），即光伏电站通过地区电网内低电压等级变电站（如35kV或10kV），并入地区电网运行。间接并网方式下，光伏电站类似于地区电网内的“小电厂”，不能在网省调度侧拓扑搜索到其并网点母线，只能在地区调度侧进行建模、控制，因此间接并网方式只能通过三级无功电压控制实现控制目标。与直接并网方式运行光伏电站的控制目标有所不同，间接并网方式运行光伏电站的控制目标是满足其区域内各节点的电压目标范围。通过三级无功电压控制模式，将光伏电站划分归某一个控制区域，只参与其所属区域内的系统调压，维持其并网电压的目标值。

3基于省、地联合的光伏分层分区协调控制方法

通常，对于一个完整的网省级电网，其光伏发电的发展势必同时包含直接并网及间接并网方式，如何建立省地一体联合的光伏分层分区协调控制机制，具有重要的实际意义。从网省级调度来看，地区调控区域无功调节能力可以等值为一个虚拟的可调无功源。从地区调度来看，网、省级调控区域则可以等效为一个电压基本恒定的大系统。因此，根据网、省级调控域和地区调控区域的无功电压调节能力和角色，对光伏发电进行分层、分区协调控制(如图5所示)，一方面可以通过地区调控区域，在满足当地电压约束前提下调节光伏电站无功出力，减少无功电压传输损耗；另一方面通过网省级调控区域从大电网层面对包括光伏电站、常规电厂发电机组等无功源的统一协调，维持整个电网的电压水平。省、地一体联合无功电压控制从全网角度出发，兼顾各区域电压控制需求，在网省、地区两级无功电压控制建模基础上，通过二级电压控制及三级电压控制转变光伏电站在无功电压调节过程中的被动角色，充分发挥间接、直接并网运行光伏电站的无功调节能力，共同协调电网中各类无功源，保证各区域及全网无功电压的运行水平。

结论

（1）光伏发电的快速规模化发展，打破了传统的电网无功电压控制模式，增加了电网无功电压水平的控制难度，对光伏发电无功电压控制技术的研究，对含大规模光伏发电电网的安全稳定运行有重要意义。（2）由于光伏电站无功调节能力普遍不足，建立光伏发电与传统无功源的协调机制，是维持含大规模光伏发电电网电压水平的可行性较强的技术方式。（3）通过研究含光伏发电的电网无功电压控制技术，对于光伏发电的规划、发展有重要的实际意义。

作者：施佳锋沈燕耿多马军丁茂生马冬冬单位：宁夏电力公司华能宁夏能源有限公司