分布式光伏并网无功电压控制分析

2021-12-30国华江苏风电有限公司顾素平郭阗辉张发平

电力设备管理 2021年12期

国华(江苏)风电有限公司王蒙顾素平郭阗辉张发平

1 分布式光伏并网系统对无功电压产生的影响

对于分布式光伏发电并网容量较大的问题，常常会引发电网运行稳定性失衡，甚至对整个电力系统供电质量造成影响，使得相应的工作无法有序开展和运行。一方面，相较于传统的配网辐射状应用模式和运行结构，分布式光伏并网系统的应用从结构本质上产生了很多差异，且并入的分布式光伏发电数量也在增多，单一化电源模式就会增加谐波污染、电压异常波动等相关问题的发生几率，使得并网模式对无功电压的稳定性产生作用[1]；另一方面，也正是由于分布式光伏并网模式的应用和推广，电源安装数量随之增多，甚至伴有超出负荷的情况，使得接入位置存在明显的电压越限情况。

自祖父起，我们家就与九江结下难解之缘。母亲非常喜欢庐山，直到年老瘫痪，坐轮椅还要上山。五哥出生在九江，一生命运多舛，为国家做了不少有益的事情，是享有国务院津贴的专家，去年98岁在杭州离世。我们按照他的遗嘱归葬九江，用不锈钢小棺盛上他的骨灰，沉入浔阳江底。

因此选用适合该景观区的采样方法，即选用多点组合的岩屑代替水系沉积物样品的化探采样方法，用水系沉积物测量有效控制汇水域的原则[16]，不但能克服水系沉积物测量难以排除较多风成物的弱点，又能避免土壤测量工作量太大而无法快速覆盖工作区的特点。

由图1可知，电网整体的电压参数为Es，分布式光伏发电并网后网点的电压为Vg，整个线路的电阻参数为R、线路的电抗参数为X，若是计算负荷功率则P1+jQ1，而若是计算分布式光伏发电系统输出功率则为Pg+jQg。一旦分布式光伏发电接入电源，就会形成负荷的直接供给处理，能实现功率的平衡，并有效补偿功率损耗为电网电压稳定运行提供保障。然而，一旦整个线路中分布式光伏发电数量增多，那么对应匹配的电源数量也会增大，有功功率参数会急剧升高，并网位置点电压数值增大，必然会出现电压越限的情况。

综上，要结合分布式光伏并网的情况，进一步了解其对配电系统无功电压产生影响的原因，从而制定更加规范有效的控制方案，将接入配电网电压越限标准等参数作为规范，更好地建立潮流分析过程等，合理调控系统电压，减少对配电网无功电压产生的影响[2]。

2 分布式光伏并网无功电压控制策略

为缓解分布式光伏并网对无功功率产生的影响，就要结合实际情况落实相应工作，确保电压控制工作的合理性和规范性，打造更加完整且规范的电网应用控制平台。

2.1 电压参数正常状态

由以上两组对比可知，在最优路线的求解上，本文算法相比较于文献[12]中的算法具有一定优势，验证了本文算法的优势性。

2.2 电压越限状态

对于并网发电系统容量较多的情况，一旦系统负荷功率参数较小，若不能及时对系统电压予以合理性调控管理就会伴有电压越限的现象，基于此，要想提升无功功率补偿效果，在不增设设备投资的前提下维持整个电网运行的规范水平，就要在应用逆变器的同时配合cosψ(U)控制策略，将并网点电压的相应要求、电压大小等作为研究对象，落实更加合理且规范的应用平台。在cosψ(U)控制策略中，分布式光伏发电并网系统包括电流控制环、直流电压控制环、无功控制环等（图2），借助前馈解耦控制，保证相应的控制单元彼此独立，并着重设定直流电压参考数值和无功功率参考数值，确保能满足并网点规范调控电压的需求。

与此同时，在建立cosψ(U)控制策略方案的基础上，利用并网点电压标幺数值计算模块和瞬时功率计算模块的变化情况，从而评估系统的工作状态，为后续给定合理的参考数值提供保障，配合MPPT 控制模块获取电压参考数值和无功功率参考数值，同步PI 控制，就能更好地维持分布式光伏发电系统并网后的稳定性，减少对无功功率产生的影响。

为保证分布式光伏并网后整个电网运行状态的科学性，也要结合实际情况落实相应工作，确保全面分析电网并网系统的特性，总结直流侧有功功率、分布式光伏输出有功功率等参数，针对电压越限问题基于恒无功控制开展相应工作，才能在提升应用效果的同时，减少不稳定造成的负面影响,主要是采取cosψ(U)控制策略[4]。

图2 cosψ(U)控制策略结构示意图

由图2可知，在cosψ(U)控制策略中，总控制模式要结合电流控制环、无功控制环、直流电压控制环在分析前馈解耦控制后对并网点的有效数值予以测定，能获取对应的电压参数，应用三相电路瞬时功率理论还能对逆变器输出的瞬时有功和瞬时无功按照P=3/2(idUsd+iqUsq)、Q=3/2(idUsd-iqUsq)进行计算，其中，Usd表示的是并网点的有功电压、Usq表示并网点的无功电压，id表示并网点有功电流、iq为并网点无功电流[5]。

2.2.1 技术原理

一旦出现并网点电压标幺数值超出限定范围情况，就要结合实际状态判定其电压超出上限还是下限，进入到循环指令环节中，最大程度上减少功率因数并评估变化步长。依据Δc（Δc＜0.05）进行分析，若是Δc 较大逆变器允许容量范围被突破，若是Δc 较小则会延长对应的调节时间，一般Δc 取值为0.02，能在兼顾调控时间的同时减少无功容量需求较低的情况，确保能利用循环控制流程更好地对并网点电压予以调节，从而最大程度上保证并网点电压能尽快调节到规定的科学要求参数范围内[7]。

2.优化高校周边生活环境。我国高校有着较高的开放性，学生与外界社会有着较多的接触，校外校内的生活环境如果不好，将会对学生的思想价值观念带来较大的影响，进而在校园内产生一些不良的社会风气，引发突发事件发生。因此应当加强对高校周边生活环境的改善。

要结合整个系统应用规范和要求选取适宜的逆变器，配备专业型号并了解最大无功功率容量，设定为Qmax。本文选取的是ORN-12KVA/220T 逆变器，设备的额定功率参数为9.6kW[6]；在确定设备后要依据实际情况落实后续的计算分析工作，初始状态下光伏并网逆变器的功率因数选取数值为1，并将电压设定数值控制在可控安全的裕度范围内。也就是说，Umax为1.05UN则标幺数值为1.05、Umin数值为0.95UN则标幺数值为0.95，以此评估对应的安全范围。

主要针对的是有功出力变化和负荷扰动造成的电压不稳，此时一般是借助逆变器等相应的辅助设备，有效整合应用控制平台，发挥相应元件的应用优势作用，借助逆变器完成无功功率的处理，保证分布式光伏并网的相关节点位置电压稳定，从而真正意义上减少电压不稳产生的质量问题。另外，假设逆变器输出有功功率设定为M，则逆变器的实际容量设定为N，逆变器输出的无功功率就会利用进行计算，从而评估整个电压的应用状态[3]。

2.2.2 流程设计

读者并非对纸本图书不感兴趣。根据相关研究，近90%的被调查者希望图书馆能够同时购买纸质书和电子书；若图书馆只能选择一种图书载体，与仅购买纸本书相比，被调查者在仅购买电子书方面表现出了更强烈的反对态度。在高等师范类院校的调查中，纸质图书是占比最高的大学生阅读载体。2006-2017年全国公共图书馆总流通人次及书刊外借册次呈抛物线形式上升。随着全民阅读活动和阅读推广活动的开展，成年国民倾向的阅读形式中，占比最高的也是纸质图书。国外的尼尔森图书业务总裁认为，未来电子在达到30%-35%的份额时，整个图书出版业将趋于稳定。

2.3.3 仿真建模

结合cosψ(U)控制策略的原理，为更好发挥技术措施的应用效果，要结合仿真平台搭建恒无功控制模式，具体参数如下：光伏电源直流电压180V、电网额定电压380V、电网额定频率50Hz、电感参数0.003H、电容参数10μF、线路型号LGJ-25mm2。仿真环节主要设定为PLL 环节、Park 变换环节、瞬时功率计算环节、电压和无功功率控制环节、电流内环控制环节等，并配置SPWM 控制环节。

PLL 环节、Park 变换环节主要是依据PSCAD软件建立对应模式，能实现自动跟踪电网的状态，及时记录相应的频率参数和相位参数，并结合变换要求获取相位角，一般是对三相正弦波输入量予以坐标分析，获取分量；外环控制环节要结合cosψ(U)控制策略的要求直接设定无功参考数值，并建立瞬时功率计算模块，利用PI 控制就能分析不同电流参数数值，以便于能更直观地分析功率外环中瞬时功率和恒无功状态相关情况；电流内环控制环节对比分析实际电感电流和参考电流，利用同步PI 控制器就能调节差值，并配合电网电压前馈补偿机制，获取控制电压的相关参数，而在SPWM 控制模型中还能依据电压分析调制信号，从而更好地获取控制信号，保证能有效控制逆变器输出合理性的电压参数，最大程度上保证分布式光伏发电并网系统的应用价值，维持无功功率的稳定性[8]。

在应用仿真模式后，相较于传统单一化应用逆变器调压cosψ(U)控制策略对逆变器的容量需求有所降低，且对应的调节时间增快。