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英威腾高压静止无功发生器在大唐某光伏电站的应用
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摘要:高压静止无功发生器iSVG可以有效解决光伏电站的电能质量问题。本文介绍了深圳市英威腾电气股份有限公司高压静止无功发生器iSVG在大唐某光伏站的应用情况,从应用情况来看,光伏企业采用高压静止无功发生器iSVG对光伏站的稳定运行至关重要。



一、引言
    随着经济发展和社会进步,能源的消耗与日俱增,能源的作用日益重要,能源短缺逐渐成为一个世界性的问题。为缓解能源危机与环境污染,大规模开发以太阳能、风能为代表的各类可再生能源是未来持续发展一种必然选择。2011年5月发布的国标《光伏电站接入电网技术规定》,对光伏站的低电压穿越能力、无功功率及电压调节能力做了明确说明。SVG作为一种动态无功补偿装置,具备多种工作模式、优异的调节性能,在新能源电场发挥着重要作用。


二、光伏站对电力系统无功电压的影响
    在我国大规模光伏集中安装在戈壁、荒漠地区,光伏电站所在地区负荷水平较低,接入电网的短路容量相对较低,大量的光伏电力通过高压输电远距离外送,受天气影响,随机波动的有功出力影响到系统无功平衡特性,进而造成线路电压大幅波动。同时,并网运行的光伏逆变器无功电压支撑能力偏弱,造成电能质量超限或电压失调的机率增加。


三、iSVG装置介绍
    高压静止无功发生器是柔性交流输电技术(Flexible AC Transmission System,简称FACTS)的主要装置之一,它代表着现阶段电力系统无功补偿技术新的发展方向。iSVG是以IGBT组成自换相桥式电路并联在电网上,适当的调节桥式电路交流输出电压的相位和幅值,或控制其交流侧电流,就可以使该电路吸收或发出无功电流,实现动态无功补偿。英威腾iSVG是当今无功补偿领域最新技术的代表。iSVG 由接入系统的电压源换流器构成,其无功电流可以快速地跟随负荷无功电流的变化而变化,自动补偿系统所需无功功率。

    iSVG采用先进的链式拓扑结构,通过连接电抗器或变压器并联到电网上,不需要改变系统本来的接线,只需将无功补偿发生器并入电网即可。以英威腾10kV高压静止无功发生器电抗器柜内方案为例,iSVG10kV装置每相由12个装置链节串联组成,每个装置链节与主控系统采用光纤通讯,主控系统分别对装置侧和电网侧电压及电流进行采集处理,通过KM2和KM1控制装置并网,通过UDP/IP协议与人机界面触摸屏通讯,主控系统提供多路输入输出端子等,装置的主回路拓扑如图 1所示。


 

图 1 10kV iSVG主回路拓扑图


四、iSVG在光伏站的应用
    大唐某30MWp光伏发电工程位于山西,工程多采用240Wp多晶硅太阳能电池组件,每1MWp 作为一个发电单元,共有30个发电单元,总计安装30MWp。项目投产发电后,预计年平均上网电量42365MWh,同燃煤电站采取相应环保治理措施后相比,每年可为国家节约标准煤为1.35万吨,减少多种有害气体和废气排放,对缓解当前的能源危机和环境压力有着重要意义。
   
    光伏电站采用10kV/35kV升压并网的模式,10KV侧共6路光伏支线,SVG并联在10kV母线回路,SVG分别采集主变高低压侧电压电流信号,并以主变高压侧电压和无功功率为控制目标,实现自动控制功能,根据项目提供的参数计算,该项目需要配置无功补偿容量为±7.5MVar ,iSVG装置可以实现感性无功到容性无功-7.5~7.5MVar范围内连续快速调节,最终选择iSVG-7M5-10-CT满足项目要求。光伏站主回路一次系统图如图 2所示。


 
图 2光伏站一次系统图

 
    为配合调度中心遥控和遥调的要求,iSVG需要接入光伏站综合自动化平台中。自动化平台与iSVG的通信采用标准MODBUS通信协议,通过后台实现对iSVG装置的电压、电流、功率单元状态信息的检测,以及实现远程调节装置无功或电压控制目标,如图 3所示。

 
图 3 iSVG自动化控制的实现


     iSVG装置以35kV母线电压为控制目标,实时跟踪电网电压变化和无功功率变化情况,根据变化需求动态调节装置无功出力。环翠山光伏电站以调度电压命令为控制目标,要求光伏站总出线电压跟随调度电压指令变化。在加入iSVG系列高压静止无功发生器后,电网电压得到有效控制,从图 3所示电压曲线可以看出iSVG实时跟踪给定目标电压,对电网电压进行调节,达到控制要求。


 
 



图 4光伏站电压调节曲线


五、结束语

    太阳能发电以其清洁、总量丰富等特点,正逐渐成为最有发展前景和实用价值的替代能源。光伏发电中并网系统的电压稳定性问题越来越值得关注,光伏发电并网系统的电压稳定与否很大程度上决定着光伏发电的发展。具备快速、准确动态无功补偿功能的iSVG的重要性也日益突出。iSVG的广泛使用必然对新能源的健康稳定发展具有深远意义。

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