分布式光伏电站无功补偿的配置研究
浅谈光伏电场升压站无功补偿装置的配置
浅谈光伏电场升压站无功补偿装置的配置1、无功功率的危害1)无功功率过大，会导致电流增大和视在功率增加，从而使电气设备容量和导线容量增加。
2)使线路及变压器的电压降增大，导致电网电压波动，供电质量降低，严重影响区域电网的整体稳定运行。
3)无功功率增加使总电流增大，设备及线路的损耗也随之增大。
2、什么是无功补偿?电网中的电力负荷形式众多，有容性负载与感性负载之分，在升压站中最常见变压器等设备，输电线路与大部分电气设备属于感性负载，在稳态运行条件下，电网需要向这些设备供应相应的无功功率，在电网中安装并联电气器等无功补偿设备以后，可以为感性负载供应无功功率支撑，削减电网系统无功消耗，由此降低线路及变压器运行过程中的无功损耗，削减电能损失，提高输电线路稳定性，提高功率因数，抑制谐波的产生，改善电能质量、保持系统电压的运行平稳。
3、关于SVGSVG属于电力系统中的一次设备，是典型的电力电子设备，由检测、掌握运算及补偿输出三个模块构成。
其工作原理为由外部CT检测系统的电流信号，上传掌握系统后由掌握芯片分析出当前运行状态;经过计算后由掌握器下达补偿的掌握指令，触发电力电子变频设备发出无功功率进行补偿。
SVG静止无功发生器采用IGBT(可控硅)组成自换相桥式电路，与电抗器组合联接后，并联在电网上，通过调整桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位，或者直接掌握其交流侧电流，达到快速汲取或者发出所需的无功功率的目的，实现快速动态调整无功的目的。
作为有源形补偿装置，不仅可以跟踪冲击型负载的冲击电流，而且可以对谐波电流也进行跟踪补偿，目前主流产品的无功补偿相应时间均可达到20ms以内。
4、可研阶段SVG的配置原则根据国家电网公司《风电场接入电网技术规定》中要求，对于直接接入公共电网的风电场，其配置的容性无功容量除能补偿并网点一下风电场汇合系统及主变压器的感性无功损耗外，还可补偿风电场满发时送出线路一般的感性无功损耗，其配置的感性无功容量能够补偿风电场送出线路一般的充电无功功率，由于光伏电场未制定单独相关技术规定，因此光伏电站升压站无功补偿装置亦按此要求考虑，在可研阶段，SVG容量的确定一般根据升压站配置主变总容量的15%~20%配置设计较为合理。
考虑分布式光伏的低压配电网无功优化
考虑分布式光伏的低压配电网无功优化低压配电网处于电力网络的末梢,线路长且阻抗比值大,无功需求量大,往往导致电压合格率低,影响用户的电压质量,合理的无功优化配置方案能够有效的降低系统损耗,改善电压水平。
随着新能源技术的发展,分布式光伏电源在低压配电网的渗透率不断增加,在为电网提供可再生能源的同时也对电网的运行产生了一定的影响。
分布式光伏电源的输出功率与气象因素密切相关,具有间歇性、随机性等特点,改变了配电网的潮流分布,给配电网的无功优化增加了不确定性因素。
因此在进行含分布式光伏的配电网无功优化时,需要考虑光伏随机出力对优化配置的影响,提高优化方案的鲁棒性。
目前配电网普遍采用的首端集中补偿方式,往往存在补偿后首端电压偏高,末端电压偏低的问题,无法有效的提高电压合格率。
本文针对这一问题,提出了分散无功补偿鲁棒优化配置方法。
以配电台区总网损最小为目标,采用不确定集描述负荷功率以及影响光伏出力的光照强度和温度等不确定变量,约束条件包括了节点电压的上下限和无功补偿容量的上下限,以及补偿装置安装点总数的限制。
利用变形的Sigmoid函数近似逼近符号函数以实现对模型中不可导函数的光滑化,并通过双层优化方法将含不确定变量的鲁棒优化模型转化为双层确定性优化模型进行交替求解,最后采用内点法优化求解确定性优化模型以得到分散无功补偿鲁棒优化配置方案。
最后,通过对某个实际低压配电网台区进行分析计算,结果表明所提出的分散无功补偿配置鲁棒优化方法得到的补偿方案能够满足光伏出力和负荷在其波动区间内任意变化时所有节点的电压均在合格范围内,与确定性的无功优化方案相比,具有较强的鲁棒性。
针对低压配电网的实际结构和运行特点,本文建立三相四线制的低压配电分散无功补偿鲁棒优化配置方案,考虑了单相分布式光伏并网和负荷的不对称性,采用盒式不确定集合描述单相光伏出力的随机性和负荷的波动性,以三相同时投切和单相独立投切相结合的无功补偿装置的补偿容量作为决策变量,对实际低压配电台区进行优化仿真计算分析,得到了鲁棒性较强的优化配置方案,不仅能够保证分布式光伏出力和负荷在其波动区间内任意变化时所有节点的电压偏移均在合格范围内,还能够有效的降低网络的有功损耗,减小电压不平衡度,具有较强的工程实用性。
含分布式电源的配电网无功补偿方法研究
含分布式电源的配电网无功补偿方法研究
随着电力系统的发展和变化，分布式电源逐渐成为电力系统的重要组成部分。
与传统
的集中式发电相比，分布式电源具有灵活性、高效性和可靠性等优势，可以更好地满足用
户的需求，同时减少系统能量损失和环境污染。
在分布式电源接入配电网过程中，无论是光伏发电、风力发电还是其他形式的分布式
电源，都会对配电网的无功功率和电压稳定性产生一定的影响。
研究分布式电源的无功补
偿方法成为提高电力系统稳定性和经济性的重要问题。
目前，针对分布式电源无功补偿的方法主要有以下几种：
1. 无功功率优化控制
这种方法通过对分布式电源的控制策略进行优化，使得电网的无功功率得到最优分配。
可以采用基于优化算法的无功功率优化控制方法，如遗传算法、粒子群优化算法等，也可
以利用模糊控制、神经网络等方法进行优化控制。
2. 无功功率调节
这种方法可以通过调整分布式电源的无功功率输出来实现无功补偿。
根据电网的负荷
需求和无功功率水平，合理调节分布式电源的无功功率，使得系统的无功功率达到平衡，
保持电网的稳定运行。
针对含分布式电源的配电网无功补偿问题，可以采用无功功率优化控制、无功功率调节、无功功率调度和无功功率分布控制等方法，通过优化控制策略、调整功率输出、协调
调度和配置布局等手段，实现电网无功功率的平衡和电压的稳定。
这些方法可以提高电力
系统的可靠性、经济性和环境性能，促进分布式电源的高效接入配电网。
含分布式电源的配电网无功补偿方法研究
TECHNOLOGY AND INFORMATION科学与信息化2022年5月上 145含分布式电源的配电网无功补偿方法研究徐鑫 陈民海国网青海省电力公司海北供电公司 青海 海晏 810200摘 要 分布式发电属于一种全新的发电技术，具有效率高、环保作用强的优势和特点，当前在不同国家均已投入使用，并且发展速度极快，受到了相关领域专家的重点关注。
分布式电源的大规模接入使中低压配电网具备参与优化调度的能力，但分布式电源出力的随机性和潮流分布的复杂化为中低压配电网无功优化带来了新的挑战。
本文从分布式发电的特点出发，研究了分布式电源配电网络无功补偿的概念，分析了电网无功补偿原理及价值，并在此基础上对无功补偿的方式进行详细阐述，以期为城市建设和发展提供可靠的能源支持。
关键词 含分布式电源；配电网；无功补偿Research on Reactive Power Compensation Method of Distribution Network with Distributed Power Sources Xu Xin, Chen Min-haiState Grid Qinghai Electric Power Company Haibei Power Supply Company, Haiyan 810200, Qinghai Province, ChinaAbstract Distributed power generation is a brand-new power generation technology, which has the advantages and characteristics of high efficiency and strong environmental protection. It has been put into use in different countries, and the development speed is very fast, which has attracted the attention of experts in related fields. The large-scale access of distributed power sources enables medium and low voltage distribution networks to participate in optimal scheduling, but the output randomness of distributed power sources and the complexity of power flow distribution bring new challenges to reactive power optimization of medium and low voltage distribution networks. Starting from the characteristics of distributed generation, this article studies the concept of reactive power compensation in distributed power distribution networks, analyzes the principle and value of reactive power compensation in power grids, and accordingly elaborates on the method of reactive power compensation, so as to provide reliable energy support for urban construction and development.Key words distributed power source; distribution network; reactive power compensation引言随着分布式电源的大量部署，中低压配电网也具备参与调控的可能性。
分布式光伏无功补偿问题探讨
巨大 。近年 来 鼓励 发 展清 洁 能源 ，分 布式 光伏 的装机 容 光伏 开关 ， 由逆变 器输 出 的功 率为 １５０．７ｋＷ。对 比接入 点
量逐 年 提 高 ，取 得 了 良好 的经 济效 益和 社 会 效益 ，但 是 ２的光 伏 输 出功 率相 当，但 厂 房２的稳 定负 载 功率 超过 了
电流 大 幅 下 降 （基 波 电流 ） ，谐 波 电流 比例 上 升 ，超 过
了设 定限值 时无功 补偿 退 出。
现 场将 无功补 偿控 制器 １的谐 波保护 定值 调 高，谐 波
报 警 消失 ， 电容器 １又 能投入 补偿 。至 此 ，谐波超 值 问题
似 乎 得 到 印证 ，但 是 该方 法 同 时 削弱 了谐波 保 护 功 能 ，
第 四象 限
Ｐ
器 输 出最 大 的时 刻 。在 后来 的排 查 中试 着拉 开 光伏 接 入
图２ 光伏 系统功 率
． １４１．
对 于 很 多非 四象 限 的补 偿控 制 器 ，一 旦 出现功 率 倒 多与 安装 容 量 、接入 点位 置等 因 素有 关 ，而 这 些要 素在
送 的情 况就 无 法 测量 功 率 因数 ，在 报 故 障 的 同时将 电容 设 计阶段 就要加 以考 察分析 ，尽可 能规 避补偿 失配 。
Ｂ（Ｐ１’，Ｑ’
第：：象限 … ／＿＿＿ 二 ７ ～
０．３～０．７２＿间，而另 一个厂 房却运 行 正常 。
一
检查 功 率 因数 异 常 期 间 ，无功 补 偿控 制 器 出现 报 警
（谐波 ）， 电容器 ｌ不 能投入 ， 即无功补 偿 退 出。而且 根 据 现场 人 员 反 映 ，功率 因数低 都 是在 光 照条 件 好 、逆 变
关于光伏电站无功补偿容量配置的探讨
关于光伏电站无功补偿容量配置的探讨发布时间：2021-01-19T15:04:04.583Z 来源：《基层建设》2020年第26期作者：张宗天[导读] 摘要：光伏电站的无功补偿装置是保证并网点电压水平和电网电能质量的重要措施，对电站的运行具有重要的意义。
中国能源建设集团广东火电工程有限公司广东广州 510700摘要：光伏电站的无功补偿装置是保证并网点电压水平和电网电能质量的重要措施，对电站的运行具有重要的意义。
本文通过分析具体光伏电站项目的无功需求，电站自身具有的无功输出特性，提出简单的光伏电站无功补偿容量计算方法，实现无功容量的准确配置，提升EPC项目竞标能力。
关键词：光伏电站；无功补偿；EPC投标 0 引言随着全球能源短缺和环境污染等问题日益突出，在如今的国际工程招标中常规化学能源项目逐渐减少，光伏项目因其高效、清洁特点，占有了很大的市场份额。
关于电站无功补偿容量配置问题，在EPC项目投标阶段，由于投标准备时间较短、掌握的项目技术信息不充分，大多的设计院都是按照经验值配置无功补偿容量，即20%-40%的发电功率，越来越多的光伏电站在实际运行过程中存在无功补偿功率过剩的问题。
这直接增加了EPC承包商的项目造价成本，降低了竞标能力，同时增加了招标方的初始投资成本及后续运维费用。
下面通过具体的沙特RAB 300MW光伏投标项目，探讨在EPC投标阶段一种简单的光伏电站无功补偿容量计算方法，实现电站无功补偿容量的准确配置，增加EPC承包商的竞标能力。
1 光伏电站无功补偿的重要性光伏电站由于受光照等环境因素的影响，光伏电站在并网运行时的有功、无功功率时刻都在变化，对于大型的地面光伏电站，无功功率过快过大的变化将会导致系统电压的剧烈变化，严重时还会导致电网电压崩溃，威胁电网安全。
光伏电站本身可通过并网逆变器的无功输出控制，保证系统电压稳定，但由于大多发电企业都选择MPPT控制模式，逆变器的输出有限，逆变器的无功输出无法保证光伏电站内变压器、汇集线路等无功负荷的需求，仅仅依靠并网逆变器的无功补偿能力，多数情况下无法达到并网系统对电能质量的要求。
分布式光伏电站无功补偿的配置研究
分布式光伏电站无功补偿的配置研究摘要：分布式光伏电站的无功补偿配置是光伏发电接入系统设计中一个重要的内容，本文以一个典型的分布式光伏电站接入系统为例，阐述了无功补偿配置的原则，并对无功补偿容量的计算进行了分析，可作为光伏发电接入系统的参考依据。
关键词：分布式光伏电站；无功补偿装置；配置原则引言光伏电站是利用光伏电池的光生伏特效应将太阳能转化成电能的发电系统，一般包括光伏方阵、逆变器、变压器以及其他辅助设备。
由于太阳光本身具有间歇性及波动性，光伏电站的出力也具有不确定性，接入电网后对于电网的电能质量带来一定的影响，尤其是对电压的影响较大。
光伏电站的无功补偿配置是光伏发电接入系统设计的一个重要的内容，既要保证光伏电源的可靠并网，又要确保电网的安全稳定。
光伏电站中的送出线路、变压器、集电线路都属于高感性设备，光伏电站满发时需要补偿大量的容性无功；光伏电站停发时输电线路充电功率大于系统所需，需要吸收一定数量的感性无功，以确保电压稳定；当电网侧发生瞬时故障时，光伏电站本身不能提供瞬时的电压支撑，容性无功补偿装置的配置可提高光伏电站各母线电压，增强光伏电站低电压穿越能力。
所以要求光伏电站无功补偿装置既能提供容性无功又能提供感性无功。
本文以35kV及以下电压等级接入电网、单个项目容量不超过20MW且所发电量主要在并网点供电区域消纳的光伏电站项目为研究对象，具体分析无功补偿配置的原则以及无功补偿容量的计算方法。
1 无功补偿配置的基本原则光伏发电站的无功电源包括光伏逆变器和光伏发电站的集中无功补偿装置。
根据《光伏发电站接入电力系统技术规定》（GBT 19964-2012）：光伏发电站安装的并网逆变器应满足额定有功出力下功率因数在超前0.95-滞后0.95的范围内动态可调。
通过10kV-35kV电压等级并网的光伏发电站功率因数应能在超前0.98-滞后0.98的范围内连续可调，有特殊要求时，可做适当调整以稳定电压水平。
分布式电源的配电网无功补偿优化配置
、
／ ７ ：节点个数 ； Ｃ ｕ ｍ Ⅱ ：ｉ 点可新增电容器补偿的最大容量 。 计算方法 ： （ 一） 最小负荷运行方式子模型。针对 １ ０ ｋ Ｖ配 网的实际情况 ，由 于没有可投切的 电容对补偿容量进行调整 ， 当补偿容量投入使用后 ， 将 在很长时 间无法更换容量 ， 这样 当系统在最小负荷方式运行下 ， 补偿容 量可能会超过母节点的无功流人 ， 引起 网络的无功倒送 ， 对整个 网络造 成危害 。 因此需要在最小负荷方式下计算补偿容量 ， 使补偿 容量 满足最 小负荷方式运行条件 ， 以避免无功倒送 的出现 。 因此补偿容量以及对应 的设备投资费用均在最小负荷方式下考虑。 目 标 函数 的具体表达
为一般负荷运行方式、最大负荷运行方式下 的网损 。
三、配电网无功补偿优 化配置数 学模型
配 电网无 功补偿 配置模 型如 下 ：
Ｍｉ ｎ：
Ｆ＝ ＋Ｆ ２ ： Ｋ。× 抽×ｆ＋【 （ Ｑ ｘｃ ） 】 × ＝Ｋ ｘ ｍ ×ｆ
潮流计算方法为前推 回代法 ，因为该 方法不受潮流反 向的影响。 四 、结 论 （ 一） 通过合理的无 功补偿 ， 配电网的电压质量得到明显提高 ， 能 有效降低网络损耗 ，经济性 良好 。 （ 二） 使用前推回代法解决含分 布式 电源 的配 电网潮流 ，收敛性好 ，计算速度快 ， 不 需要求解雅可 比矩阵 ， 不受支路 Ｒ／ 较大的影响 ；对于潮流方 向没有要求 ，适合在含分布式 电源可能产生逆向潮流的配网应 用。 （ 三） 本文针对配电网的负荷 问题 ， 采用多种负荷方式进行计 算 ， 避免 只考虑单一负荷的片面性 和非线性负 荷预测的复杂性 ， 这样在最小负荷方式下求得补偿容量使配网无 功不会 逆流 ，同时使配电网的网络损耗更切合实际 ，更加精确 。（ 四 ）由于分 布式电源所发出的无功可调节 ， 在计算 中， 将其取为定值 ， 将分 布式 电 源和与其直接连接的负荷视为一个单纯的负荷节点 ，即 Ｐ Ｑ节点 ， 从而
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分布式光伏电站无功补偿的配置研究
发表时间：2019-12-17T09:38:42.900Z 来源：《基层建设》2019年第26期作者：蒋从伟1 冯飞波1 闫兴德1 李奇1 杨澍1 周梦
[导读] 摘要：分布式光伏电站的无功补偿配置是光伏发电接入系统设计中一个重要的内容，本文以一个典型的分布式光伏电站接入系统为例，阐述了无功补偿配置的原则，并对无功补偿容量的计算进行了分析，可作为光伏发电接入系统的参考依据。
1.国网蚌埠供电公司蚌埠 233000；
2.合肥工业大学土木与水利工程学院合肥 230009
摘要：分布式光伏电站的无功补偿配置是光伏发电接入系统设计中一个重要的内容，本文以一个典型的分布式光伏电站接入系统为例，阐述了无功补偿配置的原则，并对无功补偿容量的计算进行了分析，可作为光伏发电接入系统的参考依据。
关键词：分布式光伏电站；无功补偿装置；配置原则
引言
光伏电站是利用光伏电池的光生伏特效应将太阳能转化成电能的发电系统，一般包括光伏方阵、逆变器、变压器以及其他辅助设备。
由于太阳光本身具有间歇性及波动性，光伏电站的出力也具有不确定性，接入电网后对于电网的电能质量带来一定的影响，尤其是对电压的影响较大。
光伏电站的无功补偿配置是光伏发电接入系统设计的一个重要的内容，既要保证光伏电源的可靠并网，又要确保电网的安全稳定。
光伏电站中的送出线路、变压器、集电线路都属于高感性设备，光伏电站满发时需要补偿大量的容性无功；光伏电站停发时输电线路充电功率大于系统所需，需要吸收一定数量的感性无功，以确保电压稳定；当电网侧发生瞬时故障时，光伏电站本身不能提供瞬时的电压支撑，容性无功补偿装置的配置可提高光伏电站各母线电压，增强光伏电站低电压穿越能力。
所以要求光伏电站无功补偿装置既能提供容性无功又能提供感性无功。
本文以35kV及以下电压等级接入电网、单个项目容量不超过20MW且所发电量主要在并网点供电区域消纳的光伏电站项目为研究对象，具体分析无功补偿配置的原则以及无功补偿容量的计算方法。
1 无功补偿配置的基本原则
光伏发电站的无功电源包括光伏逆变器和光伏发电站的集中无功补偿装置。
根据《光伏发电站接入电力系统技术规定》（GBT 19964-2012）：光伏发电站安装的并网逆变器应满足额定有功出力下功率因数在超前0.95-滞后0.95的范围内动态可调。
通过10kV-35kV电压等级并网的光伏发电站功率因数应能在超前0.98-滞后0.98的范围内连续可调，有特殊要求时，可做适当调整以稳定电压水平。
当功率因数在0.98超前～0.98 滞后可调时，对于容量20MW的光伏电站，逆变器可调无功可达3.25MW，可调范围很广，若充分利用，甚至可取消集中无功补偿装置。
目前，光伏电站接入系统中，光伏逆变器的无功输出由于受兼容性、可控性及响应速度等因素的局限影响，尚在试验阶段，未大规模投入实际应用；同时，光伏发电企业基于上网电量的经济效益考虑，希望电站的功率因数越大越好，很难充分利用光伏逆变器的无功输出。
故现有的光伏电站无功配置往往侧重考虑集中动态无功补偿装置。
光伏电站的无功容量应满足分（电）区分（电压）层基本平衡的原则，无功补偿容量应在充分考虑优化调压方式及降低线损的原则下进行配置。
光伏电站无功补偿装置可采用SVC、SVG 等动态补偿设备，其补偿容量可以按照站内外的无功消耗容量及无功电源计算。
在无功平衡中，对于直接接入公共电网的光伏电站，无功补偿配置容量计算如下：
光伏电站满发：容性无功容量=汇集系统无功损耗+主变无功损耗+送出线路一半的无功损耗－机组可发容性无功容量；
光伏电站停发：感性无功容量=汇集系统充电功率+送出线路一半的充电功率。
2 无功补偿的容量计算
某工程20MW光伏发电项目由20个容量为1.0MWp光伏发电单元组成，每个发电单元通过2台500kW逆变器与1台1000kV A的双分裂绕组升压变压器相连，将电压从315V升至35kV，20个光伏发电单元并联后，经2回35kV集电线路接入站内35kV开关站。
具体电气主接线见下图：
正常运行时，35kV及以上公共连接点电压正、负偏差的绝对值之和不超过标称电压的10%，运行中的线路，既是无功负荷，也是无功电源，因为线路的电抗产生无功损耗，线路的电纳产生充电功率。
其无功损耗与电压的平方成反比，而线路的充电功率与电压的平方呈正比。
线路的充电功率一般只计110kV及以上的架空线路与35kV及以上的电缆线路。
故为简化计算过程，本工程只计架空的无功损耗及电缆的充电功率。
计算公式如下：
（1）
为线路电抗产生的无功损耗，kvar；为线路额定功率下电流，A；为线路额定功率，kW；为线路额定线电压，kV；为功率因数。
为线路等值电抗，Ω，计算公式为：；为导线单位长度电抗，Ω/km；为线路长度，km。
（2）
为线路电纳产生的充电功率，kvar；为线路额定线电压，kV；为电力系统频率，取值50Hz；为导线单相对地电容，μF；为单位长度导线单相对地电容，μF/km。
2.1送出线路
光伏电站满发的条件非常苛刻，一般天气状况下很难达到，此为极限情况。
但在考虑无功补偿容量配置时，应考虑满发的这种状况。
表1 表2。