光伏发电系统中无功补偿控制的有效措施

　　作者：初绍瑞

　　摘 要：光伏发电有着以昼夜为周期的变化特点，所以对整个电网系统而言其会带来冲击性与多变性负载，容易引发电压波动，这类问题的产生必然会影响到整个电网系统的平稳运行，为此将无功补偿设备融于其中就显得尤为关键。本文就对无功补偿控制在光伏发电系统中的有效运用措施进行研究，希望对相关工作者有所帮助。

　　关键词：光伏发电系统;无功补偿控制;电网

　　一、引言

　　新能源的出现为人类社会的发展提供了无限可能，将太阳能转换成电能不仅转换效率高，也不会对自然环境造成负面影响，也正因如此光伏发电技术被广泛运用开来，其涉及领域越来越广，特别是在一些日照充足的地区更为普遍。光伏发电的原理是通过光伏效应来发电，半导体器件收集“阳光”后被赋予输出电压的功能，为在迎合光伏发电特性的同时保障电压输出平稳，就需要在系统中加入无功补偿控制措施，为此我们首先就需要搞懂无功补偿设备的基本运行原理，借助SVG设备以保障光伏发电系统的正常运转，提高发电效率。

　　二、光伏发电系统输电研究

　　其实光伏发电是一个能量转换的过程，遵守能量守恒定律，但相对于传统转换效果来说，有着资源消耗少、转换效率高的特点。光伏发电系统是由从光伏组件、逆变控制器等部件构成，在运转过程中，光伏组件有着突出作用，是无可置疑的核心部件，该部件主要是由多晶硅薄膜与单晶硅组成，单晶硅片和二极管有着异曲同工之妙，两者的工作原理也高度相似，其都是通过电子单向流动所成电流来达到发电效果。为此，光伏发电的条件相对简单，只需要热辐射与通过光即可完成[1]。

　　三、光伏发电无功功率研究

　　光伏发电系统的交流电路中存在电容与电感两种元素，运行过程中经流两端的电流与电压之间会产生90°的相位差，因此会出现无功功率，它不产生有功，也不消耗有功，但可以帮助建立电磁能量转换，而这部分的能量虽然不会被消耗，但其也参与了电源与负载之间的能量转换。无功功率并不是说该功率没有实际用途，事实却正好相反，其是组成电动机、变压器旋转磁场产生的关键条件，若没有无功功率不仅变压器不能随意的转换电压、电动机也无法转动。无功功率又能划分为容性无功功率与感性无功功率，容性无功功率是指在纯容性负荷电路中，电压落后于电流90°相位差;感性无功功率是指在纯感性负荷电路中，电压超前于电流90°相位差。

　　在光伏发电系统中我们又可以按照作用位置的不同将无功功率分成两大类型。

　　(一)变压器无功

　　指变压器在运行过程中所产生无功功率，通常情况下其容性无功功率较小，而感性无功功率能随着负荷电流的增加而提升，这也是光伏发电白昼期间内无功功率变化较大的直接成因。

　　(二)线路无功

　　指电缆线路、架空线路在运行过程中所产生的无功功率，通常情况下电缆线路中的容性无功功率较大、在运行的过程中状态稳定、功率变化不大，感性无功与其相比要小得多;架空线路与电缆线路相反，其中的容性无功较小，但运行过程中也始终保持稳定状态、功率变化不大，而相比之下感性无功则会受到负荷电流影响，变化不稳定。

　　四、光伏发电无功补偿的优势研究

　　为了保障光伏发电系统的稳定性，就需要采取有效措施对配电网中的各项设备进行保护，而提高无功补偿质量，则能通过负荷的增加，进一步提升电力系统内部电压的稳定性，起到降低变电设备投资建设与运营维护成本的功效。

　　(一)SVC装置的优势

　　SVC装置的有效运用能够进一步降低电路上的工作电压，有效避免因输出功率异变所引发的工作电压不正常起伏，保障电力网的静态可靠性。当然在实际运转的过程中，其能为输配电线路的正常工作奠定基础，提升电力网暂态过程稳定性。

　　(二)SVG无功补偿系统的优势研究

　　该系统有着良好的调节的功能，可按照实际需求的变化迅速做出调整来实现无功补偿。在光伏电站满载发电时能进行容性无功补偿;在不发电的情况下能进行感性无功补偿，如果系统中的补偿电容充足，通过SVG补偿装置能始终将电网系统的功率因素控制在1.0左右。在电力系统运行过程中容易遇到谐波问题，在拥有非线性负荷的设备中时有发生，可以说其已经成为一种属于非线性负荷的特有属性。在光伏电站中，逆变器作为重要的组成元件，其本身就带有非线性负荷，所以在实际运营中很容易产生谐波，而SVG能从一定程度上有效抑制谐波大小，若拥有足够的补偿容量还能与谐波相互抵消，将谐波的产生量降低在国家允许的标准范围之内。SVG除了拥有的良好的补偿能力与谐波抑制性之外，反应速度快也是其一大优势，具有关数据表明，相比于之前的动态的补偿装置而言，SVG抑制电压善变的能力要高出四到五倍，实际效果明显，可以说是目前无功补偿设备响应速度上最拔尖的存在，自动投切装置虽然仅需短短就可快速响应，但SVG只需10 ms。

　　SVG无功补偿最突出的优势就是其极强的稳定性与安全性，在实际运转过程中它根本不受系统参数影响，且其短时电流过载力强，只要在额定电流的百分之二十五之下的都可能过载。SVG中的IGBT元件是可断开元器件的一种，且独立运行，这样的设计与设置方式不仅能有效控制谐振问题的产生，同时在某一元件出现问题后也不会影响到系统的正常运转，以此保障与提升SVG整体的可靠与安全性[2]。

　　五、光伏发电系统中无功补偿控制的有效措施研究

　　(一)SVC装置的运用

　　SVC其实就是用可控硅阀去控制可调电抗器，其与电容器并联后能组建成为吸取或供给系统无功功率的装置。在实际运用中，我们可以将SVC当成一个动态无功源，其能根据电网需求进行调节变化，既能吸收多出的感性无功，也能提供容性无功。抗电器作为SVC的核心组成部分，其能吸收多出的容性无功，其是在可控硅阀的控制下进行调整，保障电网中SVC接入点无功量正好能起到稳定该点电压的作用，从而达到无功补偿效果。在随着光伏发电技术的不断发展，输配电系统与变压器也融入其中，虽然对发电规模扩大与效率提升有所帮助，但也容易出现电压不稳的情况，而SVC的有效运用不仅能在电网故障以动态的方式支撑电压，也能大大降低并網光伏发电系统脱网几率，可谓一举多得[3]。

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文章名称： 光伏发电系统中无功补偿控制的有效措施

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