國(guó)華(江蘇)風(fēng)電有限公司 王 蒙 顧素平 郭闐輝 張發(fā)平

1 分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)無(wú)功電壓產(chǎn)生的影響

對(duì)于分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)容量較大的問(wèn)題，常常會(huì)引發(fā)電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性失衡，甚至對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)供電質(zhì)量造成影響，使得相應(yīng)的工作無(wú)法有序開(kāi)展和運(yùn)行。一方面，相較于傳統(tǒng)的配網(wǎng)輻射狀應(yīng)用模式和運(yùn)行結(jié)構(gòu)，分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用從結(jié)構(gòu)本質(zhì)上產(chǎn)生了很多差異，且并入的分布式光伏發(fā)電數(shù)量也在增多，單一化電源模式就會(huì)增加諧波污染、電壓異常波動(dòng)等相關(guān)問(wèn)題的發(fā)生幾率，使得并網(wǎng)模式對(duì)無(wú)功電壓的穩(wěn)定性產(chǎn)生作用[1]；另一方面，也正是由于分布式光伏并網(wǎng)模式的應(yīng)用和推廣，電源安裝數(shù)量隨之增多，甚至伴有超出負(fù)荷的情況，使得接入位置存在明顯的電壓越限情況。

自祖父起，我們家就與九江結(jié)下難解之緣。母親非常喜歡廬山，直到年老癱瘓，坐輪椅還要上山。五哥出生在九江，一生命運(yùn)多舛，為國(guó)家做了不少有益的事情，是享有國(guó)務(wù)院津貼的專家，去年98歲在杭州離世。我們按照他的遺囑歸葬九江，用不銹鋼小棺盛上他的骨灰，沉入潯陽(yáng)江底。

因此選用適合該景觀區(qū)的采樣方法，即選用多點(diǎn)組合的巖屑代替水系沉積物樣品的化探采樣方法，用水系沉積物測(cè)量有效控制匯水域的原則[16]，不但能克服水系沉積物測(cè)量難以排除較多風(fēng)成物的弱點(diǎn)，又能避免土壤測(cè)量工作量太大而無(wú)法快速覆蓋工作區(qū)的特點(diǎn)。

由圖1可知，電網(wǎng)整體的電壓參數(shù)為Es，分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)后網(wǎng)點(diǎn)的電壓為Vg，整個(gè)線路的電阻參數(shù)為R、線路的電抗參數(shù)為X，若是計(jì)算負(fù)荷功率則P1+jQ1，而若是計(jì)算分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率則為Pg+jQg。一旦分布式光伏發(fā)電接入電源，就會(huì)形成負(fù)荷的直接供給處理，能實(shí)現(xiàn)功率的平衡，并有效補(bǔ)償功率損耗為電網(wǎng)電壓穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。然而，一旦整個(gè)線路中分布式光伏發(fā)電數(shù)量增多，那么對(duì)應(yīng)匹配的電源數(shù)量也會(huì)增大，有功功率參數(shù)會(huì)急劇升高，并網(wǎng)位置點(diǎn)電壓數(shù)值增大，必然會(huì)出現(xiàn)電壓越限的情況。

綜上，要結(jié)合分布式光伏并網(wǎng)的情況，進(jìn)一步了解其對(duì)配電系統(tǒng)無(wú)功電壓產(chǎn)生影響的原因，從而制定更加規(guī)范有效的控制方案，將接入配電網(wǎng)電壓越限標(biāo)準(zhǔn)等參數(shù)作為規(guī)范，更好地建立潮流分析過(guò)程等，合理調(diào)控系統(tǒng)電壓，減少對(duì)配電網(wǎng)無(wú)功電壓產(chǎn)生的影響[2]。

2 分布式光伏并網(wǎng)無(wú)功電壓控制策略

為緩解分布式光伏并網(wǎng)對(duì)無(wú)功功率產(chǎn)生的影響，就要結(jié)合實(shí)際情況落實(shí)相應(yīng)工作，確保電壓控制工作的合理性和規(guī)范性，打造更加完整且規(guī)范的電網(wǎng)應(yīng)用控制平臺(tái)。

2.1 電壓參數(shù)正常狀態(tài)

由以上兩組對(duì)比可知，在最優(yōu)路線的求解上，本文算法相比較于文獻(xiàn)[12]中的算法具有一定優(yōu)勢(shì)，驗(yàn)證了本文算法的優(yōu)勢(shì)性。

2.2 電壓越限狀態(tài)

對(duì)于并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)容量較多的情況，一旦系統(tǒng)負(fù)荷功率參數(shù)較小，若不能及時(shí)對(duì)系統(tǒng)電壓予以合理性調(diào)控管理就會(huì)伴有電壓越限的現(xiàn)象，基于此，要想提升無(wú)功功率補(bǔ)償效果，在不增設(shè)設(shè)備投資的前提下維持整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行的規(guī)范水平，就要在應(yīng)用逆變器的同時(shí)配合cosψ(U)控制策略，將并網(wǎng)點(diǎn)電壓的相應(yīng)要求、電壓大小等作為研究對(duì)象，落實(shí)更加合理且規(guī)范的應(yīng)用平臺(tái)。在cosψ(U)控制策略中，分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)包括電流控制環(huán)、直流電壓控制環(huán)、無(wú)功控制環(huán)等（圖2），借助前饋解耦控制，保證相應(yīng)的控制單元彼此獨(dú)立，并著重設(shè)定直流電壓參考數(shù)值和無(wú)功功率參考數(shù)值，確保能滿足并網(wǎng)點(diǎn)規(guī)范調(diào)控電壓的需求。

與此同時(shí)，在建立cosψ(U)控制策略方案的基礎(chǔ)上，利用并網(wǎng)點(diǎn)電壓標(biāo)幺數(shù)值計(jì)算模塊和瞬時(shí)功率計(jì)算模塊的變化情況，從而評(píng)估系統(tǒng)的工作狀態(tài)，為后續(xù)給定合理的參考數(shù)值提供保障，配合MPPT 控制模塊獲取電壓參考數(shù)值和無(wú)功功率參考數(shù)值，同步PI 控制，就能更好地維持分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)后的穩(wěn)定性，減少對(duì)無(wú)功功率產(chǎn)生的影響。

為保證分布式光伏并網(wǎng)后整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的科學(xué)性，也要結(jié)合實(shí)際情況落實(shí)相應(yīng)工作，確保全面分析電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)的特性，總結(jié)直流側(cè)有功功率、分布式光伏輸出有功功率等參數(shù)，針對(duì)電壓越限問(wèn)題基于恒無(wú)功控制開(kāi)展相應(yīng)工作，才能在提升應(yīng)用效果的同時(shí)，減少不穩(wěn)定造成的負(fù)面影響,主要是采取cosψ(U)控制策略[4]。

圖2 cosψ(U)控制策略結(jié)構(gòu)示意圖

由圖2可知，在cosψ(U)控制策略中，總控制模式要結(jié)合電流控制環(huán)、無(wú)功控制環(huán)、直流電壓控制環(huán)在分析前饋解耦控制后對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)的有效數(shù)值予以測(cè)定，能獲取對(duì)應(yīng)的電壓參數(shù)，應(yīng)用三相電路瞬時(shí)功率理論還能對(duì)逆變器輸出的瞬時(shí)有功和瞬時(shí)無(wú)功按照P=3/2(idUsd+iqUsq)、Q=3/2(idUsd-iqUsq)進(jìn)行計(jì)算，其中，Usd表示的是并網(wǎng)點(diǎn)的有功電壓、Usq表示并網(wǎng)點(diǎn)的無(wú)功電壓，id表示并網(wǎng)點(diǎn)有功電流、iq為并網(wǎng)點(diǎn)無(wú)功電流[5]。

2.2.1 技術(shù)原理

一旦出現(xiàn)并網(wǎng)點(diǎn)電壓標(biāo)幺數(shù)值超出限定范圍情況，就要結(jié)合實(shí)際狀態(tài)判定其電壓超出上限還是下限，進(jìn)入到循環(huán)指令環(huán)節(jié)中，最大程度上減少功率因數(shù)并評(píng)估變化步長(zhǎng)。依據(jù)Δc（Δc＜0.05）進(jìn)行分析，若是Δc 較大逆變器允許容量范圍被突破，若是Δc 較小則會(huì)延長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)時(shí)間，一般Δc 取值為0.02，能在兼顧調(diào)控時(shí)間的同時(shí)減少無(wú)功容量需求較低的情況，確保能利用循環(huán)控制流程更好地對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)電壓予以調(diào)節(jié)，從而最大程度上保證并網(wǎng)點(diǎn)電壓能盡快調(diào)節(jié)到規(guī)定的科學(xué)要求參數(shù)范圍內(nèi)[7]。

2.優(yōu)化高校周邊生活環(huán)境。我國(guó)高校有著較高的開(kāi)放性，學(xué)生與外界社會(huì)有著較多的接觸，校外校內(nèi)的生活環(huán)境如果不好，將會(huì)對(duì)學(xué)生的思想價(jià)值觀念帶來(lái)較大的影響，進(jìn)而在校園內(nèi)產(chǎn)生一些不良的社會(huì)風(fēng)氣，引發(fā)突發(fā)事件發(fā)生。因此應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)高校周邊生活環(huán)境的改善。

要結(jié)合整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用規(guī)范和要求選取適宜的逆變器，配備專業(yè)型號(hào)并了解最大無(wú)功功率容量，設(shè)定為Qmax。本文選取的是ORN-12KVA/220T 逆變器，設(shè)備的額定功率參數(shù)為9.6kW[6]；在確定設(shè)備后要依據(jù)實(shí)際情況落實(shí)后續(xù)的計(jì)算分析工作，初始狀態(tài)下光伏并網(wǎng)逆變器的功率因數(shù)選取數(shù)值為1，并將電壓設(shè)定數(shù)值控制在可控安全的裕度范圍內(nèi)。也就是說(shuō)，Umax為1.05UN則標(biāo)幺數(shù)值為1.05、Umin數(shù)值為0.95UN則標(biāo)幺數(shù)值為0.95，以此評(píng)估對(duì)應(yīng)的安全范圍。

主要針對(duì)的是有功出力變化和負(fù)荷擾動(dòng)造成的電壓不穩(wěn)，此時(shí)一般是借助逆變器等相應(yīng)的輔助設(shè)備，有效整合應(yīng)用控制平臺(tái)，發(fā)揮相應(yīng)元件的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)作用，借助逆變器完成無(wú)功功率的處理，保證分布式光伏并網(wǎng)的相關(guān)節(jié)點(diǎn)位置電壓穩(wěn)定，從而真正意義上減少電壓不穩(wěn)產(chǎn)生的質(zhì)量問(wèn)題。另外，假設(shè)逆變器輸出有功功率設(shè)定為M，則逆變器的實(shí)際容量設(shè)定為N，逆變器輸出的無(wú)功功率就會(huì)利用進(jìn)行計(jì)算，從而評(píng)估整個(gè)電壓的應(yīng)用狀態(tài)[3]。

2.2.2 流程設(shè)計(jì)

讀者并非對(duì)紙本圖書(shū)不感興趣。根據(jù)相關(guān)研究，近90%的被調(diào)查者希望圖書(shū)館能夠同時(shí)購(gòu)買紙質(zhì)書(shū)和電子書(shū)；若圖書(shū)館只能選擇一種圖書(shū)載體，與僅購(gòu)買紙本書(shū)相比，被調(diào)查者在僅購(gòu)買電子書(shū)方面表現(xiàn)出了更強(qiáng)烈的反對(duì)態(tài)度。在高等師范類院校的調(diào)查中，紙質(zhì)圖書(shū)是占比最高的大學(xué)生閱讀載體。2006-2017年全國(guó)公共圖書(shū)館總流通人次及書(shū)刊外借冊(cè)次呈拋物線形式上升。隨著全民閱讀活動(dòng)和閱讀推廣活動(dòng)的開(kāi)展，成年國(guó)民傾向的閱讀形式中，占比最高的也是紙質(zhì)圖書(shū)。國(guó)外的尼爾森圖書(shū)業(yè)務(wù)總裁認(rèn)為，未來(lái)電子在達(dá)到30%-35%的份額時(shí)，整個(gè)圖書(shū)出版業(yè)將趨于穩(wěn)定。

2.3.3 仿真建模

結(jié)合cosψ(U)控制策略的原理，為更好發(fā)揮技術(shù)措施的應(yīng)用效果，要結(jié)合仿真平臺(tái)搭建恒無(wú)功控制模式，具體參數(shù)如下：光伏電源直流電壓180V、電網(wǎng)額定電壓380V、電網(wǎng)額定頻率50Hz、電感參數(shù)0.003H、電容參數(shù)10μF、線路型號(hào)LGJ-25mm2。仿真環(huán)節(jié)主要設(shè)定為PLL 環(huán)節(jié)、Park 變換環(huán)節(jié)、瞬時(shí)功率計(jì)算環(huán)節(jié)、電壓和無(wú)功功率控制環(huán)節(jié)、電流內(nèi)環(huán)控制環(huán)節(jié)等，并配置SPWM 控制環(huán)節(jié)。

PLL 環(huán)節(jié)、Park 變換環(huán)節(jié)主要是依據(jù)PSCAD軟件建立對(duì)應(yīng)模式，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤電網(wǎng)的狀態(tài)，及時(shí)記錄相應(yīng)的頻率參數(shù)和相位參數(shù)，并結(jié)合變換要求獲取相位角，一般是對(duì)三相正弦波輸入量予以坐標(biāo)分析，獲取分量；外環(huán)控制環(huán)節(jié)要結(jié)合cosψ(U)控制策略的要求直接設(shè)定無(wú)功參考數(shù)值，并建立瞬時(shí)功率計(jì)算模塊，利用PI 控制就能分析不同電流參數(shù)數(shù)值，以便于能更直觀地分析功率外環(huán)中瞬時(shí)功率和恒無(wú)功狀態(tài)相關(guān)情況；電流內(nèi)環(huán)控制環(huán)節(jié)對(duì)比分析實(shí)際電感電流和參考電流，利用同步PI 控制器就能調(diào)節(jié)差值，并配合電網(wǎng)電壓前饋補(bǔ)償機(jī)制，獲取控制電壓的相關(guān)參數(shù)，而在SPWM 控制模型中還能依據(jù)電壓分析調(diào)制信號(hào)，從而更好地獲取控制信號(hào)，保證能有效控制逆變器輸出合理性的電壓參數(shù)，最大程度上保證分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值，維持無(wú)功功率的穩(wěn)定性[8]。

在應(yīng)用仿真模式后，相較于傳統(tǒng)單一化應(yīng)用逆變器調(diào)壓cosψ(U)控制策略對(duì)逆變器的容量需求有所降低，且對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)時(shí)間增快。

3 結(jié)語(yǔ)

為順應(yīng)節(jié)能環(huán)保、低損耗的清潔能源發(fā)展要求，要積極應(yīng)用分布式光伏發(fā)電模式，并且要結(jié)合實(shí)際情況全面分析其應(yīng)用狀態(tài)和升級(jí)改良方案，盡量減少對(duì)無(wú)功功率產(chǎn)生的影響，配合電網(wǎng)的實(shí)際情況完善無(wú)功電壓控制策略的應(yīng)用方案，確保綜合處理效果符合預(yù)期，一定程度上實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益的雙贏。