當(dāng)前，我國(guó)配電網(wǎng)中的分布式光伏并網(wǎng)數(shù)量迅速增長(zhǎng)，并網(wǎng)容量也不斷提高。光伏的接入改變了傳統(tǒng)配電網(wǎng)潮流只有單方向流動(dòng)的模式，有可能出現(xiàn)潮流逆流從而導(dǎo)致光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)點(diǎn)電壓升高甚至越限。電壓越限不僅影響了本地負(fù)荷的電能質(zhì)量問(wèn)題，而且限制了光伏在配電網(wǎng)中的滲透率，因此有必要對(duì)光伏并網(wǎng)點(diǎn)的電壓調(diào)節(jié)進(jìn)行研究。

隨著微電網(wǎng)、智能電網(wǎng)技術(shù)的提出，德國(guó)、日本等國(guó)家推出了新的光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)規(guī)范，允許光伏發(fā)電系統(tǒng)具有一定的靈活性和主動(dòng)性，要求光伏并網(wǎng)系統(tǒng)支撐電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行，特別是允許光伏發(fā)電系統(tǒng)可以調(diào)整其輸出的有功功率和無(wú)功功率，參與系統(tǒng)的電壓和頻率調(diào)整。

我國(guó)國(guó)家電網(wǎng)公司也出臺(tái)相應(yīng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)規(guī)范，允許并要求大中型光伏電站具有一定的有功功率和無(wú)功功率的控制能力，參與電力系統(tǒng)局部電壓和頻率調(diào)整[2-3]。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)一般經(jīng)過(guò)逆變器并網(wǎng)運(yùn)行，在并網(wǎng)環(huán)節(jié)能夠?qū)夥敵龅挠泄β屎蜔o(wú)功功率實(shí)現(xiàn)解耦控制，可以通過(guò)對(duì)功率的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)電壓的調(diào)整。

國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者在這方面進(jìn)行了一定的研究，德國(guó)電氣工程師協(xié)會(huì)提出了4種分布式光伏逆變器無(wú)功控制策略，即恒無(wú)功功率Q控制、恒功率因數(shù)cos 控制、基于光伏電源有功出力的cos (P)控制和基于并網(wǎng)點(diǎn)電壓幅值的Q(U)控制策略。許多研究人員也都對(duì)這些方案進(jìn)行了相應(yīng)的總結(jié)與改進(jìn)。

文獻(xiàn)[4]考慮了以上各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，以無(wú)功吸收總量最低為優(yōu)化目標(biāo)，提出了Q(U,P)的加權(quán)方案，但是只驗(yàn)證了這種方案在低壓配電網(wǎng)的可行性。文獻(xiàn)[5]利用電壓敏感性矩陣和準(zhǔn)靜態(tài)分析方法，綜合考慮并網(wǎng)點(diǎn)電壓和注入系統(tǒng)的有功功率，優(yōu)化了Q(P)方案的參數(shù)。文獻(xiàn)[6]將無(wú)功器件與光伏逆變器相結(jié)合，使得光伏系統(tǒng)的備用無(wú)功容量增加為逆變器無(wú)功容量的3倍，解決了逆變器無(wú)功容量限制的問(wèn)題，但是增加了整個(gè)系統(tǒng)的成本。

文獻(xiàn)[7]對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)基于有功功率和無(wú)功功率的電壓調(diào)整策略進(jìn)行了研究，提出了基于瞬時(shí)電壓的動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整策略，該方法能夠有效控制調(diào)整并網(wǎng)點(diǎn)的電壓，但是其模型沒(méi)有考慮到前級(jí)直流側(cè)最大功率點(diǎn)電壓變化的情況，同時(shí)該方法的經(jīng)濟(jì)性還需驗(yàn)證。目前的研究大多缺少對(duì)逆變器關(guān)口功率因數(shù)范圍的限制，同時(shí)大多數(shù)研究把逆變器前端用直流電源來(lái)等效，缺乏考慮光伏出力的波動(dòng)性。

針對(duì)以上問(wèn)題，本文側(cè)重研究了無(wú)功與有功調(diào)壓的方案。首先將傳統(tǒng)無(wú)功調(diào)壓Q(U)控制中的目標(biāo)電壓設(shè)置為一個(gè)目標(biāo)電壓區(qū)間，減少了線路中不必要的無(wú)功損耗；其次，在有功調(diào)壓方案中設(shè)計(jì)了有功限值的計(jì)算方法，使有功上限值設(shè)計(jì)更為方便，更具有自適應(yīng)性；最后，將有功與無(wú)功調(diào)壓方式相結(jié)合，提出有功-無(wú)功綜合調(diào)壓策略。

圖7 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

結(jié)論

通過(guò)對(duì)光伏接入配電網(wǎng)對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)電壓影響的分析，以及有功-無(wú)功調(diào)壓策略的研究與驗(yàn)證，可得到如下結(jié)論：

1）分布式光伏的接入可能會(huì)引起配電網(wǎng)潮流的逆流，因此會(huì)導(dǎo)致并網(wǎng)點(diǎn)電壓升高甚至越限的問(wèn)題。

2）調(diào)壓方案采用基于并網(wǎng)點(diǎn)電壓幅值的無(wú)功功率調(diào)壓與有功限值調(diào)壓相結(jié)合的策略。合理設(shè)置目標(biāo)電壓區(qū)間，可以避免傳統(tǒng)無(wú)功調(diào)壓方法所造成的線路中不必要的無(wú)功流動(dòng)問(wèn)題。采樣電壓上升過(guò)程中的兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)的功率與電壓值，以此來(lái)計(jì)算有功功率的限值，該計(jì)算方式具有一定的自適應(yīng)性。

3）本文提出的方案解決了光伏并網(wǎng)所引起的并網(wǎng)點(diǎn)電壓越限的問(wèn)題，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。仿真驗(yàn)證了該調(diào)壓策略的有效性。

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基于有功-無(wú)功控制的光伏并網(wǎng)點(diǎn)電壓調(diào)節(jié)方案