光伏电站动态无功补偿技术的研究与应用
集中式光伏电站动态无功补偿的研究与应用
集中式光伏电站动态无功补偿的研究与应用集中式光伏电站是以太阳能发电为主要发电方式的电力发电厂，为了提高光伏电站的电能质量和稳定性，需要进行动态无功补偿，以保障电网的正常运行。
动态无功补偿是指通过控制电流和电压的相位差，来改变无功功率的分配，从而调整电网的无功功率，使电网处于稳定状态。
动态无功补偿的主要目的是提高光伏电站的功率因数，减少谐波污染，降低电网的电压波动。
光伏电站在投运初期，可能会产生很高的无功功率，这对电网运行是不利的，因此需要进行无功补偿。
目前常用的无功补偿方法有：静态无功补偿和动态无功补偿。
静态无功补偿是通过并联装置（如电容器、电抗器）来补偿无功功率，调整电网的功率因数。
但静态无功补偿只能对稳态的无功功率进行补偿，对于动态无功功率补偿效果较差，且调节响应时间慢，不能满足光伏电站的需求。
动态无功补偿采用先进的电力电子装置，如静止无功发生器（STATCOM）和无功发生器（SVC），可以实时跟踪和补偿无功功率的变化，快速响应电网的要求。
动态无功补偿具有响应速度快、调节范围广、补偿效果好等优点，能够满足光伏电站的动态无功补偿需求。
1. 提高电能质量：动态无功补偿可以有效地调整电网的无功功率，降低电网的谐波污染，提高电能质量，减少对负荷的干扰。
2. 提高光伏电站的功率因数：光伏电站产生的无功功率通常比较高，通过动态无功补偿可以将光伏电站的功率因数调整到合理范围内，提高光伏电站的发电效率。
3. 调节电网电压：动态无功补偿可以根据电网的电压变化，及时调整光伏电站的无功功率，使电网的电压波动保持在一定范围内，保证电网的稳定运行。
动态无功补偿是光伏电站中重要的技术手段，可以提高电网的无功功率质量，保证电网的正常运行。
随着光伏电站的大规模建设和发展，动态无功补偿技术将得到更广泛的应用和推广。
光伏电站动态无功补偿技术的研究与应用 齐菲菲
光伏电站动态无功补偿技术的研究与应用齐菲菲摘要：光伏电站是目前最清洁的发电设备之一，是一种可持续发展的发电方式，无功补偿是光伏电站中最重要的部分之一。
无功补偿装置可以提高光伏输电能力和系统的稳定性，对防止电压突降突升有重要作用。
本文深入研究了无功补偿的工作原理和系统构成，并对光伏电站的无功补偿范围、位置和容量进行了理论分析和计算。
最后以45MWp大型光伏电站为例进行了具体参数计算与研究，研究结果对光伏电站的工程设计及无功补偿技术研究具有指导作用。
关键词：光伏发电站；无功补偿；补偿容量0引言随着对一次能源的不断开采，导致以此能源的储存量大大降低，为了保证能源的利用不受限制，世界各国开始寻找能够可持续应用的能源。
目前，风能、太阳能、潮汐能等可持续利用的清洁能源已经得到了广泛应用。
传统能源日益衰减，太阳能作为可永久使用的清洁能源，在未来将成为世界各国家的能源的主要供给能源。
截止2010年底，全球广电发热装机总容量已经达到1.27GW。
预计2020年，太阳能发电装机将达到42GW。
光伏电站是将太阳能庄花城电能的一种新型发电装置，是目前我国大力支持的项目。
动态补偿装置是保证光伏电站持续张婵运行的可靠保证，本文对光伏电站动态补偿技术的应进行了研究分析。
1光伏电站概况21世纪是世界光伏产业的发展高峰。
从2013年至2016年中国连续四年光伏装机规模排名全球第一，累计排名也实现了第一。
随着国家鼓励创新光伏电站建设和应用形式，多样化的光伏电站蓬勃发展。
BIPV、工商业电站、个人电站，渔光互补，农光互补等已是我们耳熟能详的光伏电站形式。
在应用形式上，光伏发电项目主要有集中式光伏电站和分布式光伏电站两大类，集中式光伏电站以地面光伏电站为主，其主要应用形式有常规地面电站(平地)等。
分布式光伏电站按与建筑结合、应用场合等不同的分类标准可划分多种类型。
光伏发电站是由多个部分组成的一个系统发电装置，主要组成部分有将太阳能转化为光能的太阳能电池、将光能转化为化学能的蓄电池组、防止蓄电池过充电和过放电充放电控制器、将直流电转换成交流电的逆变器和其他太阳能跟踪系统等。
光伏电站的电能质量改善与无功补偿
光伏电站的电能质量改善与无功补偿光伏电站作为一种清洁、可再生能源发电系统，其在全球范围内得到了广泛的推广和应用。
然而，光伏电站的运行过程中会产生一些电能质量问题，如电压波动、谐波扰动和无功功率问题。
为了改善光伏电站的电能质量，并确保其正常运行，无功补偿技术被广泛用于光伏电站的设计和运行中。
一、电能质量问题光伏电站的电能质量问题主要有电压波动、谐波扰动和无功功率问题。
1. 电压波动光伏电站发电过程中，由于光照条件的变化和电网负荷的波动，会引起电压的瞬时变化，导致电压波动。
电压波动会对电网的稳定性和其他用户的用电设备造成影响，甚至引发电网故障。
2. 谐波扰动光伏电站中的逆变器产生的交流电压和电流存在谐波成分，这些谐波会导致电网电压和电流的失真，对电力系统的设备和传输线路造成破坏，同时也会影响其他用户的用电设备的正常运行。
3. 无功功率问题光伏电站的功率输出主要是有功功率，导致了电网的一个问题是无功功率问题，即光伏电站的功率因数较低。
功率因数较低会引起电网的功率损耗增加、电网电压的下降，严重时还可能引发电网的电压和频率失控。
二、无功补偿技术为了改善光伏电站的电能质量问题，无功补偿技术被引入到光伏电站的设计和运行中。
无功补偿技术主要包括静态无功补偿装置和动态无功补偿装置两种。
静态无功补偿装置主要是采用电容器、电抗器等无源元件，通过并联或串联的方式改变电网的无功功率，从而提高功率因数；动态无功补偿装置主要是采用功率电子器件控制无功功率的传输和补偿，能够更加精确地控制无功功率的大小和相位。
无功补偿技术的应用可以实现以下几个方面的功能：1. 改善功率因数无功补偿技术可以通过改变电网的无功功率，提高光伏电站的功率因数。
提高功率因数可以减少电网的功率损耗，降低电网的运行成本，同时保证电网的稳定性和安全性。
2. 抑制电压波动无功补偿装置可以通过调节与电网的功率匹配，平衡光伏电站的有功功率和无功功率，从而减少电压波动的发生。
关于光伏电站无功补偿容量的设计分析与探讨
图 2 1MWp 光伏发电系统原理图
本 项 目 采 用 SCB11-1000kVA/38.5±2×2.5%/0.8kV Dyn11 型号的变压器，其主要参数见表 1：
设计采用组串式并网逆变器交流侧 0.8kV 母线距离变压 器输入母线的比较近，故可忽略该部分低压侧的线路无功损 耗及电容充电功率；在 35kV 交流侧的主要使用 YJV22-26/35 类型的中压电缆，型号分别为：3×50、3×70、3×185，其 相关计算参数及数量以表 1。 4.1 无功损耗的计算
Research and Exploration 研究与探索·工艺流程与应用
关于光伏电站无功补偿容量的设计分析与探讨
柯学进 （广州市宁大新能源科技有限公司，广东 广州 510700）
摘要：光伏发电是一种绿色可再生能源，作为传统能源补充之一，在国家能源战略安全方面体现出越来越重要的 作用。并网式光伏发电电站，在与电网系统对接输电过程中，应充分考虑电站无功补偿技术安全，光伏电站无功补偿 应根据当地实际情况而定，其配置的容性无功补偿容量应包含最高出力时送电线路、集电线路、变压器、逆变器等部 分的无功损耗，以及交流侧线路的全部充电功率。针对有分期建设的项目，在设计时，根据投资方和当地供电部门的 要求和意见，应考虑预留足够的容量供后期扩建装机容量使用。
（1）逆变器无功损耗： Qn = 20× 0.8 0.99× 1- 0.992 =2.28Mvar； （2） 单 台 变 压 器 无 功 损 耗：QT=(6.5/100+0.4/100 ×0.82)×1=0.06756Mvar, 则 20 台 变 压 器 的 无 功 总 损 耗 =1.351Mvar； （3）每回集电线路无功损耗：QL1=0.58×10-4 Mvar，则 共 4 回路集电线路无功损耗 =2.32×10-4Mvar； （4）35kV 送电线路无功损耗：QL2=1.006Mvar。 4.2 充电功率的计算 (1) 每 回 集 电 线 路 充 电 功 率：QC1=0.0269Mvar， 则 共 4
无功补偿技术在光伏发电系统中的应用研究
无功补偿技术在光伏发电系统中的应用研究随着全球节能减排的呼声不断升级，太阳能光伏发电作为一种清洁可再生能源逐渐得到人们的重视。
然而，在光伏发电系统中，由于太阳能光伏电池的特性，其输出功率通常带有较高的谐波，也会产生一定的无功功率。
这对电网稳定性和电能质量产生了一定的影响。
因此，研究和应用无功补偿技术在光伏发电系统中具有重要意义。
一、无功补偿技术概述无功补偿技术主要包括静态无功补偿和动态无功补偿两种形式。
静态无功补偿主要通过串联或并联的方式来实现负载的无功补偿，常用的装置有静态无功补偿器（SVC）和静态同步补偿器（STATCOM）。
动态无功补偿则通过电容器的接入和断开来补偿负载的无功功率，常用的装置有静态同步补偿器（STATCOM）和动态无功补偿设备（D-STATCOM）。
二、无功补偿技术在光伏发电系统中的应用1. 提高电网稳定性光伏发电系统的无功功率会对电网稳定性造成一定的影响。
通过采用无功补偿技术，可以有效地减小光伏发电系统对电网的影响，提高电网的稳定性。
静态无功补偿器（SVC）和静态同步补偿器（STATCOM）能够根据电网负载的变化，自动调整无功功率输出，从而保持电网的稳定运行。
2. 提高电能质量在光伏发电系统中，由于光伏电池的特性，其输出电流存在一定的谐波成分。
这些谐波成分会影响电网的电能质量。
通过采用无功补偿技术，可以削减光伏发电系统谐波电流的影响，提高电能质量。
动态无功补偿设备（D-STATCOM）能够通过快速调节电容器的接入和断开，实现对谐波电流的滤波和补偿。
3. 提高光伏发电系统的功率因数光伏发电系统的功率因数是衡量其电能利用率的重要指标之一。
通过采用无功补偿技术，可以提高光伏发电系统的功率因数，降低无功功率的损耗，提高系统的电能利用效率。
静态无功补偿器（SVC）和静态同步补偿器（STATCOM）能够有效地调整系统的无功功率，使其接近单位功率因数。
4. 提高光伏发电系统的有功功率输出光伏发电系统的有功功率输出受到光照强度和温度等因素的影响。
动态无功补偿装置SVG在光伏电站的应用浅析
动态无功补偿装置SVG在光伏电站的应用浅析摘要：目前光伏电站对投入无功补偿装置的认识不一，光伏电站认为投入 SVG 会大大增加电站的站用电量，SVG 装置发出无功仅仅对电网有益对光伏电站没有好处等。
实际是什么情况呢？笔者通过下面的粗浅分析，得出一定的结论。
一、基本原理SVG 基本原理：所谓 SVG（Static Var Generator），就是专指由自换相的电力半导体桥式变流器来进行动态无功补偿的装置。
装置的交流侧通过电抗器或变压器并联接入系统。
适当控制逆变器的输出电压以改变 SVG 的运行工况，使其处于容性、感性负载或零负载状态。
二、投入 SVG 对系统电量损耗进行相关计算1.理论计算1.1 变压器有功损耗P：变压器有功损耗，P 0 ：变压器空载有功损耗，P k ：变压器负载有功损耗，S 2 ：变压器瞬时视在功率，S N ：变压器额定容量。
公式（1）可以看出变压器的有功损耗同无功功率传递的多少是相关联的，即当无功功率加大会增加变压器的有功功率损耗。
计算实例：以某 110kV、100MVA 变压器为例进行计算，输送无功 20MVA 和有功 40MW 时的有功损耗：变压器负载有功损耗 310kW，空载有功损耗 65kW，计算有功损耗P=P 0 + P k （S 2 /S N ）2 =65+310x0.2=127（kW）；只输送有功 40MW 时的损耗：P=P 0 + P k （S 2 /S N ）2 =65+310x0.16=114.6（kW）变压器减少无功传输会减少有功功率损耗，但从上面计算例子可以看出变压器损耗减少是 12.4 kW，以每天输送有功电量 8 小时计算，每天减少有功损耗为100kW.h，每月减少有功损耗为 0.3 万 kW.h。
1.2 输电线路有功损耗P L ：线路有功损耗，R L ：线路等效电阻，X L ：线路等效电抗，P：线路输送的有功功率，Q：线路输送的无功功率公式（2）是线路阻抗功率损耗公式，可以看出输电线路的有功损耗同传输的无功功率多少和系统电压是相关联的，即当无功功率加大或电压减小时均会增加输电线路的有功功率损耗。
浅论动态无功补偿装置SVG在光伏电站的应用
浅论动态无功补偿装置SVG在光伏电站的应用摘要：随着时代的发展，我国电力行业也取得了很大的发展，而在光伏电站中，使用无功补偿装置可以有效将系统的稳定性以及光伏输送容量提高，此外，还可以有效避免出现电压崩溃的情况。
SVG即为无功补偿装置，该装置在电力系统中得了大量的应用。
关键词：动态无功补偿装置；SVG；光伏电站引言随着时代的发展，人们对电力行业的要求也在不断提高，在电网中应用光伏电站对过去系统的潮流分布进行了改变，过去的电网如果接入的容量过大会导致并网点的电压超出限制。
此外，随着外界环境中光照以及温度的不同，也会导致并网点输出的有功功率出现变动，这时就需要对系统的无功输出进行调节，从而实现对并网点的电压进行稳定。
如果电网出现故障，也会对并网点产生影响，会使得其电压跌落，而如果采用光伏电站，其具备的无功输出可以为电力系统提供电力支撑。
但由于光伏发电系统的输出功率会受到天气和温度等因素影响，且这种影响具有随机性，在电网运行过程中，随着时间变化的功率不仅会对电能的质量造成影响，还会影响电网的稳定性，而随着新能源发电应用的增多，其对电能和电网的影响会越来越大。
就目前情况而言，大多数光伏电站已经使用了SVG装置，由于SVG这种无功补偿调节装置对电压控制能力更加平滑、响应时间更短，即使在欠电压的情况下，补偿能力也很强，因而，其能很好的改善光伏电站的性能，从而保障电能的质量，并有效提高电网稳定性。
1SVG无功补偿装置1.1SVG原理简介SVG装置属于IGBT全控式有源型无功发生器，作为大功率电力电子技术领域的一份子，可以实现对无功功率的动态发出和吸收。
该装置的核心是链式H桥电压逆变器，其确定输出功率的容量和性质的主要方式是对系统电压幅值和输出电压幅值进行调解，当其幅值大于系统侧电压幅值的时候，输出容性无功；如果其幅值小于系统侧电压幅值，此时输出的感性无功，图1为主电路图。
图1 链式SVG主电路结构1.2SVG的特点1.2.1谐波特性好谐波作为非线性负荷的属性之一，谐波问题属于的是非线性符合用电特性问题，谐波问题的发生一旦出现这类负荷就会存在。
光伏发电SVG无功补偿系统应用研究
光伏发电SVG无功补偿系统应用研究摘要：随着我国经济在迅猛发展，社会在不断进步，人们的生活质量在不断提高，对于电力的需求在不断加大，新能源发电在电力系统中占比逐年增加，无功补偿装置可提高光伏发电输送容量和系统的稳定性，防止电压崩溃。
本文深入研究了SVG的工作原理和系统构成，并针对光伏电站无功补偿系统进行了理论分析与计算。
关键词：光伏发电；无功补偿SVG；电压引言光伏电站与普通的发电厂不同，有其自身独有的特点，即只有在光照等气候条件满足时，才处于并网发电状态，并且所发有功功率随时间变化而变化，午时左右达到峰值。
夜间因电池板无法工作，逆变器自动切除，此时升压变压器由于投切断路器开关次数的限制，仍与电网相连，基本处于空载状态，仅负责站内消耗，电站又相当于一个普通负载。
由此看来，对电网来说，光伏电站输送的有功和无功均为时变量，且变化范围较大。
由于光伏电站的无功消耗与其运行控制方式有很大关系，对于光伏电站的无功功率与电压控制，一般大中型光伏电站应配置无功补偿系统，调节无功功率，控制并网点电压。
为了保证输电质量，减小线路损耗以及满足系统调度要求，本文将对大中型光伏电站无功补偿装置的补偿容量和补偿方式进行探讨。
1概述随着工业化进程的不断推进以及资源短缺问题日益明显，传统能源已不能满足新形势下的需求，新能源的出现和发展为解决能源短缺问题提供了一条“绿色”通道。
光伏发电是新能源发电的重要成员之一。
“十三五”以来，随着太阳电池技术的快速进步和成本的不断下降，我国光伏发电市场发展迅速。
光伏发电系统由太阳能电池板、汇流箱、直流电压柜、光伏并网逆变器、升压变压器等主要部分构成，其中并网逆变器是将搜集到的直流转换为交流的核心部分，主要由电力电子元件构成，另外，光伏发电受光照时间、光照强度等因素影响较为严重，由此产生的电能质量问题不容忽视。
为解决光伏发电系统中无功功率不平衡问题，提出在光伏发电系统中加入静止同步补偿器（StaticSynchronousCompensator，STAT －COM），通过对装置的有效控制提高发电系统的稳定性。
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光伏电站动态无功补偿技术的研究与应用
发表时间：2017-11-20T16:34:55.680Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第17期作者：张冶[导读] 该计算方法和组态原理适用于不同容量和等级的光伏电站系统，对光伏电站的设计具有一定的参考价值。
天津 300222
摘要：光伏电站与普通的发电厂不同，有自己独特的特点，即只有在气候条件下，只有在国家电网，并随着时间的变化，中午高峰有功功率。
由于夜间电池不能工作时，变频器自动删除，由于开关断路器开关频率极限升压变压器、接电网，基本处于闲置状态，只有在车站充电功耗，和相当于平均负载。
从这个角度来看，对于电网来说，光伏电站所提供的有功功率和无功功率都是可变的，且变化范围较大。
无功功率消耗和运行控制方式对光伏发电有很大的关系，无功功率和电压控制的光伏电站，光伏电站应该是大中型无功补偿系统的总体结构、调节无功功率和电压控制网络。
关键词：光伏电站；动态无功补偿技术；应用
1光伏电站概况
临挑25MW光伏电站，接入系统电压等级35kV，共安装260W多晶硅电池板96154块，分为25个发电单元，安装500kW逆变器50台、1000kVA升压变压器25台、35kV高压开关柜6面、-5-+5MvarSVG1套、35kV送出线路5.76km，还有配套的继电保护、自动装置、光功率预测、通信、计量、计算机监控等设备。
本电站是采用一级升压的光伏电站，光伏阵列在受到阳光照射时，把太阳能转化为直流电，发出的直流电经汇流箱汇集送入逆变器转换为315V交流电，由升压箱变升压至35kV，再经35kV高压电缆汇集至开关站，最后经35kV架空线路并网。
光伏电站一次接线原理图如图1所示。
图1 光伏电站一次接线原理图2光伏逆变器运行方式光伏电站运行过程中，实际的有功出力随光照、温度而变化。
光伏电站无功消耗随有功出力呈大范围变化趋势，同时无功消耗与逆变器的控制方式密切相关。
逆变器的运行方式与其生产厂家及设备型号直接相关，主要来说有以下4种：定电流控制方式、定功率控制方式、定功率因数控制方式、最大功率点跟踪（MPPT）控制方式。
以上几种运行方式，除MPPT方式外，逆变器可以发送或吸收感应无功功率，无功功率直接关系到其运行方式。
实际光伏电站通常采用MPPT模式，单位功率因数并网。
这种无功损耗代表了光伏电站无功功率的实际情况。
以下分析光伏电站的无功功率消耗是基于MPPT的运行。
3光伏电站无功补偿设计3.1光伏电站无功补偿位置选择根据GB/T29321-2012《光伏发电站无功补偿技术规范》中7.1.1条：光伏电站可在集中升压变压器的低压侧安装集中无功补偿装置；若无集中升压变压器的光伏电站，可在汇集点安装SVG动态无功补偿装置。
本电站在汇集点安装SVG动态无功补偿装置。
3.2光伏电站无功补偿容量计算光伏电站的无功损耗主要包括低压电缆、升压变压器、高压电缆和架空线路。
由于光伏电站占地面积大，各发电区距离较远，因此低压站集电电缆的无功损耗不容忽视。
根据Q/GDW617-2011K光伏电站接入电网技术规定》：大型光伏电站接入公共电网，半功率感知能力配置光伏电站变压器可以弥补头发收集系统，所有的感性无功功率和无功功率的配置和光伏电力线路补偿无功功率的光伏电力传输线路的感性无功容量充电。
总之，光伏电站无功补偿容量由3部分组成：变压器无功损耗、线路无功损耗和线路电容充电功率。
3.2.1变压器的无功损耗光伏电站升压变压器无功损耗由空载无功损耗和短路无功损耗两部分组成。
空载无功损耗与变压器的短路电流有关。
它是一个确定值；短路无功损耗与变压器的短路电压有关，随实际发电量的变化而变化。
变压器无功损耗：
式中，QO为变压器空载无功损耗；QV为变压器短路无功损耗；Io%为空载电流百分数；SN为变压器额定容量Us%为电压器短路电压百分数；S为变压器视在功率。
3.2.2线路的无功损耗
光伏发电线路的电抗产生感应无功功率，线路对地电容也会产生电容充电功率。
光伏电站站线通常是电缆线路，如果光伏电站建在偏远山区，离变电站越远，其送电线路一般是架空线路。
线路产生的感性无功功率。
设S为通过线路的实际容量（MVA）；UN为线路的额定线电压（kV）；x，x’分别为电缆、架空线单位长度的感抗（Ω/km）；l，l’分别为电缆、架空线路的长度（km）。
电缆线路产生的感性无功功率：
架空线路产生的容性充电功率：
4光伏电站无功补偿实例分析与计算
以25MWp地面光伏电站为例进行分析，该光伏电站由25个1MWp的发电单元组成，各发电单元采用就地逆变的方式，经1台1000kVA 的双分裂绕组箱式变压器升压至35kV。
其中1#集电线路由11台箱变的高压侧并联为1个联合进线，2#集电线路由14台箱变的高压侧并联为
1个联合进线，共2个联合进线，联合进线单元分别接入35kV开关站的母线，通过5.76km的架空线专线JL/G1A-185/30-24/7接入上级变电站。
35kV汇集线ZR-YJV22-26/35-3*70电缆长度4.53km，ZR-YJV22-26/35-3*95电缆长度4.46km，ZR-YJV22-26/35-3*185电缆长度
0.35km，ZR-YJV22-62/35-1*300电缆长度0.65km；变压器空载电流百分数I %=0.4，短路电压百分数US%=6.0。
4.1光伏电站产生的感性无功功率
25台升压变产生的感性无功功率QT、电缆线路产生的感性无功功率QL、电站满功率发电情况下一半送出线路产生的感性无功功率0.5QL’之和。
应配置的容性无功补偿容量即光伏电站产生的感性无功总功率：
无功补偿装置不仅要考虑电厂本身的无功功率消耗，而且要在必要时参与电网电压调节，为系统提供无功功率支持。
因此，在配置无功补偿容量时必须考虑一定的裕量。
该项目是一个大规模的光伏电站，特殊的线路接入，没有集中升压，在开关站35kV母线侧配置1组
SVG，SVG装置能分别能以35kV母线无功功率、母线电压、功率因数及无功功率作为控制目标，实现SVG装置额定补偿容量为一5（感性）～-+5Mvar容性）无功连续可调。
SVG装置可动态跟踪电网电能质量变化，并根据变化情况动态调节无功输出，动态响应时问不大于
30ms。
5结论
基于的基本结构与光伏电站运行方式的分析，随着光伏电站的连接，与无功补偿技术为研究对象的光伏电站的无功补偿安装位置、补偿范围和无功功率消耗量分析与计算光伏电站。
以大型光伏电站25MWp生产线为例，无功补偿技术方案。
该计算方法和组态原理适用于不同容量和等级的光伏电站系统，对光伏电站的设计具有一定的参考价值。
参考文献
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