作者：初紹瑞

　　摘 要：光伏發(fā)電有著以晝夜為周期的變化特點，所以對整個電網(wǎng)系統(tǒng)而言其會帶來沖擊性與多變性負載，容易引發(fā)電壓波動，這類問題的產(chǎn)生必然會影響到整個電網(wǎng)系統(tǒng)的平穩(wěn)運行，為此將無功補償設備融于其中就顯得尤為關鍵。本文就對無功補償控制在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的有效運用措施進行研究，希望對相關工作者有所幫助。

　　關鍵詞：光伏發(fā)電系統(tǒng);無功補償控制;電網(wǎng)

　　一、引言

　　新能源的出現(xiàn)為人類社會的發(fā)展提供了無限可能，將太陽能轉換成電能不僅轉換效率高，也不會對自然環(huán)境造成負面影響，也正因如此光伏發(fā)電技術被廣泛運用開來，其涉及領域越來越廣，特別是在一些日照充足的地區(qū)更為普遍。光伏發(fā)電的原理是通過光伏效應來發(fā)電，半導體器件收集“陽光”后被賦予輸出電壓的功能，為在迎合光伏發(fā)電特性的同時保障電壓輸出平穩(wěn)，就需要在系統(tǒng)中加入無功補償控制措施，為此我們首先就需要搞懂無功補償設備的基本運行原理，借助SVG設備以保障光伏發(fā)電系統(tǒng)的正常運轉，提高發(fā)電效率。

　　二、光伏發(fā)電系統(tǒng)輸電研究

　　其實光伏發(fā)電是一個能量轉換的過程，遵守能量守恒定律，但相對于傳統(tǒng)轉換效果來說，有著資源消耗少、轉換效率高的特點。光伏發(fā)電系統(tǒng)是由從光伏組件、逆變控制器等部件構成，在運轉過程中，光伏組件有著突出作用，是無可置疑的核心部件，該部件主要是由多晶硅薄膜與單晶硅組成，單晶硅片和二極管有著異曲同工之妙，兩者的工作原理也高度相似，其都是通過電子單向流動所成電流來達到發(fā)電效果。為此，光伏發(fā)電的條件相對簡單，只需要熱輻射與通過光即可完成[1]。

　　三、光伏發(fā)電無功功率研究

　　光伏發(fā)電系統(tǒng)的交流電路中存在電容與電感兩種元素，運行過程中經(jīng)流兩端的電流與電壓之間會產(chǎn)生90°的相位差，因此會出現(xiàn)無功功率，它不產(chǎn)生有功，也不消耗有功，但可以幫助建立電磁能量轉換，而這部分的能量雖然不會被消耗，但其也參與了電源與負載之間的能量轉換。無功功率并不是說該功率沒有實際用途，事實卻正好相反，其是組成電動機、變壓器旋轉磁場產(chǎn)生的關鍵條件，若沒有無功功率不僅變壓器不能隨意的轉換電壓、電動機也無法轉動。無功功率又能劃分為容性無功功率與感性無功功率，容性無功功率是指在純容性負荷電路中，電壓落后于電流90°相位差;感性無功功率是指在純感性負荷電路中，電壓超前于電流90°相位差。

　　在光伏發(fā)電系統(tǒng)中我們又可以按照作用位置的不同將無功功率分成兩大類型。

　　(一)變壓器無功

　　指變壓器在運行過程中所產(chǎn)生無功功率，通常情況下其容性無功功率較小，而感性無功功率能隨著負荷電流的增加而提升，這也是光伏發(fā)電白晝期間內無功功率變化較大的直接成因。

　　(二)線路無功

　　指電纜線路、架空線路在運行過程中所產(chǎn)生的無功功率，通常情況下電纜線路中的容性無功功率較大、在運行的過程中狀態(tài)穩(wěn)定、功率變化不大，感性無功與其相比要小得多;架空線路與電纜線路相反，其中的容性無功較小，但運行過程中也始終保持穩(wěn)定狀態(tài)、功率變化不大，而相比之下感性無功則會受到負荷電流影響，變化不穩(wěn)定。

　　四、光伏發(fā)電無功補償?shù)膬?yōu)勢研究

　　為了保障光伏發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，就需要采取有效措施對配電網(wǎng)中的各項設備進行保護，而提高無功補償質量，則能通過負荷的增加，進一步提升電力系統(tǒng)內部電壓的穩(wěn)定性，起到降低變電設備投資建設與運營維護成本的功效。

　　(一)SVC裝置的優(yōu)勢

　　SVC裝置的有效運用能夠進一步降低電路上的工作電壓，有效避免因輸出功率異變所引發(fā)的工作電壓不正常起伏，保障電力網(wǎng)的靜態(tài)可靠性。當然在實際運轉的過程中，其能為輸配電線路的正常工作奠定基礎，提升電力網(wǎng)暫態(tài)過程穩(wěn)定性。

　　(二)SVG無功補償系統(tǒng)的優(yōu)勢研究

　　該系統(tǒng)有著良好的調節(jié)的功能，可按照實際需求的變化迅速做出調整來實現(xiàn)無功補償。在光伏電站滿載發(fā)電時能進行容性無功補償;在不發(fā)電的情況下能進行感性無功補償，如果系統(tǒng)中的補償電容充足，通過SVG補償裝置能始終將電網(wǎng)系統(tǒng)的功率因素控制在1.0左右。在電力系統(tǒng)運行過程中容易遇到諧波問題，在擁有非線性負荷的設備中時有發(fā)生，可以說其已經(jīng)成為一種屬于非線性負荷的特有屬性。在光伏電站中，逆變器作為重要的組成元件，其本身就帶有非線性負荷，所以在實際運營中很容易產(chǎn)生諧波，而SVG能從一定程度上有效抑制諧波大小，若擁有足夠的補償容量還能與諧波相互抵消，將諧波的產(chǎn)生量降低在國家允許的標準范圍之內。SVG除了擁有的良好的補償能力與諧波抑制性之外，反應速度快也是其一大優(yōu)勢，具有關數(shù)據(jù)表明，相比于之前的動態(tài)的補償裝置而言，SVG抑制電壓善變的能力要高出四到五倍，實際效果明顯，可以說是目前無功補償設備響應速度上最拔尖的存在，自動投切裝置雖然僅需短短就可快速響應，但SVG只需10 ms。

　　SVG無功補償最突出的優(yōu)勢就是其極強的穩(wěn)定性與安全性，在實際運轉過程中它根本不受系統(tǒng)參數(shù)影響，且其短時電流過載力強，只要在額定電流的百分之二十五之下的都可能過載。SVG中的IGBT元件是可斷開元器件的一種，且獨立運行，這樣的設計與設置方式不僅能有效控制諧振問題的產(chǎn)生，同時在某一元件出現(xiàn)問題后也不會影響到系統(tǒng)的正常運轉，以此保障與提升SVG整體的可靠與安全性[2]。

　　五、光伏發(fā)電系統(tǒng)中無功補償控制的有效措施研究

　　(一)SVC裝置的運用

　　SVC其實就是用可控硅閥去控制可調電抗器，其與電容器并聯(lián)后能組建成為吸取或供給系統(tǒng)無功功率的裝置。在實際運用中，我們可以將SVC當成一個動態(tài)無功源，其能根據(jù)電網(wǎng)需求進行調節(jié)變化，既能吸收多出的感性無功，也能提供容性無功。抗電器作為SVC的核心組成部分，其能吸收多出的容性無功，其是在可控硅閥的控制下進行調整，保障電網(wǎng)中SVC接入點無功量正好能起到穩(wěn)定該點電壓的作用，從而達到無功補償效果。在隨著光伏發(fā)電技術的不斷發(fā)展，輸配電系統(tǒng)與變壓器也融入其中，雖然對發(fā)電規(guī)模擴大與效率提升有所幫助，但也容易出現(xiàn)電壓不穩(wěn)的情況，而SVC的有效運用不僅能在電網(wǎng)故障以動態(tài)的方式支撐電壓，也能大大降低并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)脫網(wǎng)幾率，可謂一舉多得[3]。

　　推薦閱讀：光伏發(fā)電工程技術及項目管理要點