摘要：光伏發电技术是一种新兴的发电技术，其应用的领域也越来越广，特别是在日照时间较长的地区会获得大量的电力盈余。光伏发电具有昼夜交替的周期性变化的特点，所以光伏发电站对于电网来说属于多变性、冲击性负载，会引起电网电压的频繁波动。这无疑会极大的影响电网的平稳运行。因此有必要在光伏并网的控制中装设无功补偿设备。文中讲述无功补偿装置的基本工作原理，并提出了光伏发电系统的的无功电压控制措施，希望能够推进光伏电站无功电压的深入研究，促进行业的可持续发展。
关键词：光伏发电系统；无功补偿；控制措施
光伏发电是一种利用半导体器件的特殊性能，光伏效应的特性来发电的，与常规发电不同，只要有光线照射在这种半导体器件上，这种器件就会有电压的输出功能。在供电系统中，应用无功补偿能提高电网的功率因数和电能质量，减少变压器、输送线路带来的电能损耗，从而改善供电环境。
1光伏发电系统的输电概述
光伏发电技术的本质是将太阳的辐射能转化为化学能，进而储存在蓄电池当中。因此，光伏发电设备的蓄电池是整个光伏发电设备中的关键所在。为了保证光伏发电系统能够顺利运行，则需要明确光伏发电设备的发电原理。光伏发电的核心部件是太阳能光伏电池，该电池主要构成为单晶硅或是多晶硅薄膜组成的新型材料，这种单晶硅片的工作原理与二极管十分相似，都是利用电子的单向流动来形成电流，以起到发电的作用，但两者之间仍然有些许不同。光伏发电太阳能电池中利用光生伏特效应，将太阳的热辐射转化为推动其P-N结空穴和电子运动的活动产生的电能来进行供能，因此，光伏发电过程属于一个只需要通过光和热辐射便可完成能量转换的一个过程。光伏发电系统由逆变控制器、光伏电池以及其他核心部件构成的整体系统，其中包括了离网光伏发电和并网光伏发电两个发电系统。
2光伏发电系统无功补偿原理特性
电气设备中的流量不会转换为其他可能存在的能量，而在系统网中和电气设备里周期规律变动的电功率称为无功功率。无功功率的存在，会给电网变压器和电网输电线路带来线损，降低了电网的电能品质以及电网经济运行能力。因此，电力系统的无功优化补寄补偿是很重要的部分。电网中的无功功率主要来自非线性负载，电力换流器，旋转电源等。由于存在电感及其他容性组件，非线性负载会产生大量无功输出。当系统流过电感区域后，压降中的量会大于流动量90度;当流动量途经容性组件后，压降量将落于电流90度。当负荷以容性表示时，会流出功率成容性量，因此加入感性组件来消除其对立的无功输出;当感性组件发出无功输出时，并入的容性组件应吸收感应无功输出。因此会有两边产生的无功输出达到平衡，完成无功输出补偿的原理。
3无功补偿的作用
在实际对配电网的相关内容进行有效保护的过程中，加强无功补偿，实际上可以更好的对其电压质量进行系统的保障，并在这个过程中，通过负荷的有效增加，来对变电设备自身的投资成本进行系统降低。除此之外，在对无功补偿技术进行有效应用的过程中，也可以更好的对整个有功功率的补偿进行系统的降低，在对电费等内容进行减少的过程中，不断提升整个配电网自身的传输能力。当然，不断加强无功补偿技术的有效应用，也可以更好的提升整个功利因素的发展，对于配电网传输效率的有效提升具有非常重要的影响。
4无功补偿控制措施研究
4.1低压集中补偿
低压集中补偿适用于各种规模的工厂，主要是使用大功率晶闸管投切开关，对多级电容组进行快速投切，从而稳定系统电压。从结构组成来看，低压无功集中补偿装置包括：①控制器;②无触点开关组;③并联电容器组;④电抗器;⑤放电装置;⑥保护回路等，实现了机电一体化设计。工作原理是监测供配电系统电压、无功功率的变化，如果电压低于供电标准，或者无功功率满足电容器组的投切条件，此时控制器就会发出投切指令。结合实际情况，该补偿方式的接线清晰，运行管理和后期维护工作量小，可以提高配变利用率，因此在工厂供配电系统中的应用广泛。
4.2PV电源大型光伏电站无功电压控制研究
（1）研究目标。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对于PV电源来说，它接入大型光伏电站则会对PCC电压产生影响，一定程度上使PCC电压的功率因数降低，所以在设定控制研究目标时，可以略微降低电压的功率因数数值，提高方案的可行性和准确性。
（2）控制方法。对于PV电源性光伏电站无功电压的控制过程来说，我们主要使用的控制方法有：SVG补偿量调节、主变压器分接头以及逆变器交流侧电压调节。根据实际情况的调查可以发现，在以上三个调节方法中，控制效果最好的是逆变器电压调节，其次是SVG补偿量的调节，与PQ电源型光伏电站无功电压控制一样，变压器的电压调节的效果并不好。
4.3分散就地补偿
分散就地补偿，主要用在工厂内耗电量大的设备中，是针对该设备采用的单独无功补偿方式，一般将分散补偿装置安装在用电设备的旁边，能和该设备同时运行、同时断开。相比于高压、低压集中补偿，可获得良好的补偿效果，既能维持系统的电压水平，又能实现降耗的目标。结合实际情况，该补偿方式不能盲目使用，关键点总结如下：（1）在轻负荷时，要避免过补偿，倒送无功会增加功率损耗，影响运行经济性;（2）功率因数越高，每千伏补偿容量减少损耗的作用将变小，一般将功率因数提高至0.95就是合理补偿;（3）不能用在大容量电气设备中，因为大容量电气设备会产生高次谐波，分散就地补偿后会增加谐波次数，降低了供电质量;（4）不宜用在电动机频繁启动的设备、正反转轮换的设备中，会带来不必要的电耗;（5）分散就地补偿期间，要配置专用的电力电容器，使用普通电力电容器会提高投资成本。
4.4静止无功发生装置SVG
SVG表示为实时变动特性无功输出控制装置，其通过自换向IGBT转换装置发生并消耗无功出力。SVG的组成分为AC和DC部分，其中AC部分连接到电力系统。SVG首先通过转换器将来自电力系统的AC电力转换为DC能量存储装置。同时，转换器将DC上的压降和电流转换为AC压降并将其输送到电力系统。桥式逆变器电路的AC侧的电压输出的幅度和相位以及AC侧的电流可以用作控制电路的控制量。通过调节DC电压或AC电流，逆变工作装置可以消耗或发射无功出力，即完成电感或电容实时动性无功出力补偿。
SVG的整体的控制策略是先在检测环节去检测出大电网即时发出的信号，然后在控制环节中根据检测的信号去控制逆变电路的通断与补偿大小，最后给驱动环节发出脉冲信号去触发电路。检测环节是通过感测器得到电网暂态的电压电流而检测电网的信号，再通过一系列的计算得到无功电流，去作为下一环节的输入信号。在控制环节中，把检测计算得到的无功电流信号与给定的参考值进行比较处理，最终得到触发信号。驱动电路接收到驱动信号，触发脉冲电路驱动功率器件，对电网进行无功补偿。
4.5无功补偿设备控制措施
近年来，静止无功发生装置SVG技术已成熟，并大范围推广使用，在光伏发电领域使用过程中由于昼夜间断性发电，电网要求考核无功投入率和控电压模式保障电网安全稳定运行，使得场用电量增加，下网电费增加，大型光伏电站由于分期建设，投运无功装置有多台运行，基于在同条母线运行，影响无功设备出力分配不均，导致设备损坏机率增加。为此，选择投入恒无功模式、恒系统无功模式、恒电压模式是保障设备长期稳定运行的基础工作，在电网要求跟踪AVC指令要求下，由于无功负荷分配不均而引起的设备异常，屡次发生，因此，在AVC控制策略下，要优先考虑均衡分配无功，这样才能更好的保护设备。其次，为减少场用电量的减少，可根据无功出力时发热情况，闭锁散热风扇，减少运行时间，从而降低损耗。
5结语
光伏发电技术是一种新型的发电技术，其利用硅电池板来收集太阳的辐射能，并将其转化为电能。光伏发电技术兼具稳定性与清洁性，是一种人们能够认可的新型清洁能源获取方式。综合以上论述，在实际对无功补偿技术以及实际的应用内容进行有效把握的过程中，积极从不同角度出发，对其建设内容进行系统的考量是非常重要的。在这个过程中，还要充分考虑到低压高压等不同的阶段，来对整体的负荷情况进行系统的把握，并贯彻落实良好的发展原则，从而更好的根据实际的情况采取相应的措施，不断推动其适用范围有效拓展。
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论文作者:逯跃亮
论文发表刊物:《电力设备》2019年第17期
论文发表时间:2019/12/17
标签：光伏论文; 电压论文; 电网论文; 系统论文; 装置论文; 设备论文; 功率论文; 《电力设备》2019年第17期论文;