光伏电站无功功率控制能力检测及优化方法
王　磊1，胡文平1，时　珉2，尹　瑞2
(1.国网河北省电力有限公司电力科学研究院，石家庄　050021；
2.国网河北省电力有限公司，石家庄　050021)
摘要：大中型光伏电站应配置无功电压控制系统，具备无功功率及电压控制能力，针对某光伏电站开展无功功率控制能力检测，发现其响应时间、调节精度不满足GB/T29321-2012《光伏发电站无功补偿技术规范》的要求，分析该光伏电站无功率控制系统性能较差原因，并提出改进措施。对系统优化后再次检测，其响应时间、调节精度满足要求，提升了该光伏电站无功功率控制系统性能，为光伏发电调度提供辅助决策。
关键词：光伏电站；功率控制；响应时间；调节精度
中图分类号：TM711文献标志码：B文章编号：1001-9898（2019）03-0001-02
Detection and Optimization of Reactive Power Control Capability in
Photovoltaic Power Station
WANG Lei1，HU Wenping1，SHI Min2，YIN Rui2
(1.State Grid Hebei Electric Power Research Institute, Shijiazhuang 050021, China；
2.State Grid Hebei Electric Power Co., Ltd., Shijiazhuang 050021, China) Abstract：Large and medium-sized photovoltaic power plants should be equipped with reactive power and voltage control system. The reactive power control capability of a photovoltaic power plant is tested. It is found that the response time and adjustment accuracy of the system do not meet the requirements of GB/T 29321-2012“Technical Specification for Reactive Power Compensation of Photovoltaic Power Station”. The reasons for poor performance of the PV power plant control system are analyzed, and improvement measures are put forward. Thirdly, the response time and adjustment accuracy meet the requirements, which effectively improves the performance of the reactive power control system of the photovoltaic power plant and provides assistant decision-making for photovoltaic power dispatching.
Key words：photovoltaic power station；power control；response time；adjustment accuracy
光伏系统采用单位功率因数并网控制策略，光伏有功出力远大于本地负荷消耗时，会引起并网点电压变化，这不仅会影响供电质量，严重时还可能造成接入点电压超出合理运行范围。因此，由光伏并网引起的无功和电压控制问题一直备受关注。2011年，《光伏电站接入电网技术规定》：大中型光伏电站应配
置无功电压控制系统，具备无功功率及电压控制能力[1-4]。
针对光伏电站无功功率控制效果较差的问题，开展无功功率控制能力测试，分析其控制系统响应时间、调节精度等指标是否满足标准要求，并查问题所在，提出优化控制系统方法，确保响应时间及精度满足要求，为光伏发电调度提供辅助决策。
１　无功功率控制能力检测
1.1　试验内容
选择某光伏电站进行无功功率控制能力测试，分析功率控制系统响应时间、调节精度等指标是否满足标准要求，并查问题所在。
收稿日期：2018-11-06
作者简介：王　磊（1985—），男，高级工程师，主要从事新能源并网技术研究工作。
1
确认AVC运行方式满足试验要求，控制光伏电站有功功率输出为P0（辐照度大于400 W/m2对应功率）
的50%，保证光伏电站集中无功补偿装置在运行状态。设定光伏电站无功功率输出为容性最小，将光伏电站无功功率跳变为容性允许最大；保持2 min 后，将光伏电站无功功率跳变为感性允许最大；保持2 min后，将光伏电站无功功率跳变为感性最小。上述调节过程中，每0.2 s记录一次无功功率平均值，测试无功功率控制能力。
1.2　试验结果
某光伏电站无功功率控制能力试验结果见图1，响应时间和调节精度见表1。图1中Q3为光伏电站无功
功率输出，U ab为并网点电压，初始电压为36.67 kV
。
图1　无功功率控制能力试验全过程
表１　无功功率控制能力响应时间及调节精度
试验内容响应时间/
s
电压设定值/
kV
2 min电压实测
值/kV
调节精度/%
无功功率输出
从零升至容性
允许最大
＞12037.1036.990.31
无功功率输出
从容性允许最
大降至感性允
许最大
＞12036.1036.55  1.29
无功功率输出
从感性允许最
大降至零
536.6736.730.17
该光伏电站无功功率输出从零升至容性允许最大、从容性允许最大降至感性允许最大、从感性允许最大升至零的响应时间分别为＞120 s、＞120 s、5 s，调节精度分别为0.11 kV、0.45 kV、0.06 kV，不满足GB/T 29321—2012《光伏发电站无功补偿技术规范》中无功电压控制系统响应时间不超过10 s，电压调节精度在0.5%标称电压的要求。２　无功率控制系统性能差的原因及改进措施
2.1　原因分析
a. 无功功率控制系统指令下发周期的影响。当周期较长时，外界环境变化会导致光伏电站无功功率已经发生较大变化；当周期较短时，频繁下发指令会导致调节过程变慢。
b. 光伏电站各系统之间组网方式会影响无功功率调节速度。无功功率控制系统不是直接给SVG和逆变器下发无功调节指令，而是先通过光伏电站主控后台再下发到SVG和逆变器，这个过程会延长无功功率调节时间。
c. 光伏电站无功源有2种，即无功补偿装置SVG 和并网逆变器，SVG 调节时间短，响应速度快，逆变器调节时间较长，响应速度较慢。如无功功率控制系统调节策略优先考虑逆变器或者将逆变器作为主要无功电源，会影响调节时间和响应速度。
d. 光伏电站通常存在多个系统，不同系统之间存在兼容问题。
2.2　改进措施
a. 检查并确保AVC后台与测控装置、SVG、风机监控、逆变器之间的通信正常和通信稳定性。
b. 光伏区通信管理机（或箱变测控）需支持批量遥调，避免指令发时被丢弃情况。
c. 保证AVC系统所需相关数据发生变化时能够及时上送AVC系统，着重检查、优化周期上送时间和变化上送门槛值。
d. AVC子站应能平衡场站内无功流动，避免多台SVC/SVG之间或机组之间出现不合理的无功环流。同时，应在电压合格的基础上，接收调度主站下发的动态无功储备目标，通过使用风电机组、光伏逆变器产生的静态无功去置换出SVC/SVG设备的动态无功，实现SVC/SVG设备保持有较大的动态无功储备，以应对电压异常和故障情况变化。
３　无功功率控制系统优化效果分析
重新对无功率控制能力进行检测，改进后无功功率控制能力试验结果见图2，响应时间和调节精度见表2。图2中Q3为光伏电站无功功率输出，U ab为并网点电压，初始电压为36.70 kV。
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2
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４　结论与建议
在该工程中，采用了综合物探与传统的钻孔勘察相结合，辅以潜孔锤与井下电视等多种勘察手段，获得了很好的勘探效果，弥补了钻探以点代面的缺点，保证了本工程的勘测质量，加快了工程的勘察进度。通过本工程实践得出如下结论。
a. 利用工程物探结合钻探、坑探、潜孔锤等综合勘测手段进行岩土工程勘测，不仅可以提高勘测精度，也能大大提高外业工作效率，减少外业勘测工期，从而降低工程成本；
b. 潜孔锤作业过程中产生的岩粉会附着在孔壁上，在一定程度上会影响钻孔电视成像对岩性判断；
c. 工程物探成果应该通过与钻探或原位测试成果进行对比、验证，并建立相对应的经验关系，从而建立起一系列定量分析、判断标准，使工程物探技术和成果更好地服务于岩土工程专业；
d. 各种工程物探技术都有它的适用性与局限性，应根据被探测的目的物的埋深、规模及其与周边介质的物性差异，合理地选择一种或几种有效的工程物探方法。
在本工程中，多手段工程物探技术的应用取得了很好的勘探效果，但面对不同的工程，需要认真考虑工程实际情况及探测目标与背景的物性差异，采用合适的物探手段才能够解决相应的地质问题。
参考文献：
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本文责任编辑：齐胜涛
（上接第2页）
图2　改进后无功功率控制能力试验全过程
表２　无功功率控制能力响应时间及调节精度
试验内容
响应时间/s 电压设定值/kV    2 min 电压实测值/kV 调节精度
/%
无功功率输出
从零升至容性允许最大537.1036.980.34
无功功率输出从容性允许最大降至感性允许最大936.1036.180.23
无功功率输出从感性允许最大降至零
636.7036.730.09
经过分析可知，无功电压控制系统响应时间不超过10 s ，电压调节精度在0.5%标准电压范围内，满足GB/T 29321—2012《光伏发电站无功补偿技术规范》的要求。
reactivepower４　结束语
针对某光伏电站开展无功功率控制能力检测，发现其响应时间、调节精度不满足GB/T 29321—2012《光伏发电站无功补偿技术规范》的要求。分析该光伏电站无功率控制系统性能较差原因，并提出
改进措施。再次检测，其响应时间、调节精度满足要求，有效提升了该光伏电站无功功率控制系统性能，为光伏发电调度提供辅助决策。
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本文责任编辑：王洪娟

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