10kV～35kV集中式光伏发电站的无功补偿容量计算方法

作者：乐瑶　王继伟

来源：《科技创新与应用》2015年第33期

        摘 要：文章分析了通过10kV～35kV电压等级集中接入系统的光伏发电站的无功补偿容量确定所需考虑的因素，并以某10kV电压等级接入的光伏电站为例，给出了光伏发电站的无功补偿容量计算方法，并得出光伏发电站的电压调节应充分利用逆变器的动态无功调节能力的结论。

        关键词：光伏发电站；无功补偿；电压调节；功率因数

        引言

        为响应国家能源，近年来光伏发电站有了飞速发展，总体建设规模有了显著提高。光伏发电站的类型主要有两种：一种是集中接入系统变电站的集中式光伏发电站；另一种是接入用户内部的分布式光伏发电站。对于接入用户内部的分布式光伏发电站，其有功、无功的运行调节宜与所接用户签订协议，并做好调节控制策略。对于集中汇流接入公网系统的集中式光伏发电站，其有功无功的运行调节宜与公网系统相互协调，光伏发电站接入后不能影响公网系统的电压质量和无功调节能力。

        1 光伏发电站无功补偿计算的基本原则

        根据《光伏发电站接入电力系统技术规定》（GB/T 199-2012）第6.2.1条规定，光伏发电站的无功容量应按照分（电压）层和分（电）区基本平衡的原则进行配置，并满足检修要求。第6.2.2条规定，通过10kV～35kV电压等级并网的光伏发电站功率因数应能在超前0.98～滞后0.98范围内连续可调，有特殊要求时，可做适当调整以稳定电压水平。

        2 逆变器的无功调节能力对无功补偿容量的影响

        根据《光伏发电站接入电力系统技术规定》（GB/T 199-2012）第6.1.2条，光伏发电站安装的并网逆变器应满足额定有功出力下功率因数在超前0.95～滞后0.95的范围内动态可调。而实际逆变器的无功调节能力不一定达到上述要求；其控制策略和响应时间也不一定能得到电网公司的认可。如果逆变器的调节能力不能达到上述要求，那么其缺失的调节能力则需要另外加装动态无功补偿装置来弥补。相对逆变器调节能力达到上述要求的情况，加装的动态无功补偿装置容量将有所增加。

        3 光伏发电站电压偏差要求

        根据《光伏发电站无功补偿技术规范》（GB/T 29321-2012）第4条要求：

        光伏发电站并网点电压偏差应符合下列要求：（1）通过10（6）kV电压等级接入电网的光伏发电站，其并网点电压偏差为相应系统标称电压的±7%。（2）通过35kV～110kV电压等级接入电网的光伏发电站，其并网点电压偏差为相应系统标称电压的-3%～+7%；事故后恢复电压为系统标称电压的±10%。在系统公共连接点（PCC）的电压达到边界值时，光伏发电站并网点的电压能否满足上述要求，需要进行验算。

        4 工程算例

        某8MWp的光伏发电站通过1回10kV线路接入系统，各出力下，逆变器输出的功率因数如表1所示。满发时，各元件的充电功率和无功损耗如表2所示。

        若逆变器无功可动态调节，则可不装设动态无功补偿装置，对应无功补偿容量计算如表3所示。

        若逆变器不具备动态调节能力，则需新增无功补偿装置补足调节范围，动态无功补偿装置的调节范围在1.7809Mvar（容性）～1.4680Mvar（感性）之间，具体见表4。由此可知，在逆变器不具备无功动态调节能力的情况下，势必会增加光伏发电站的动态无功补偿装置的容量，从而增加占地和投资。

        不论逆变器是否具备动态无功调节的能力，均需对电压偏差进行校验，当PCC电压达到上限10.7kV时，光伏并网点的电压偏差不能超过10.7kV，即送出线路的无功损耗和充电功率需由光伏电站完全平衡。校验结果见表5。由表中结果可知，并网点的功率因数未超过超前0.98～滞后0.98的范围，能满足电压调节的需求。

        5 结束语

        （1）光伏电站的无功补偿容量的确定，需考虑无功平衡和电压调节两方面。（2）光伏电站的无功调节能力很大程度上取决于逆变器的无功调节能力，光伏电站应优先利用逆变器的动态无功调节能力。

        参考文献

        [1]GB/T 199-2012.光伏发电站接入电力系统技术规定[S].

        [2]GB/T 29321-2012.光伏发电站无功补偿技术规范[S].