隨著太陽能作為主要的清潔能源，被廣泛應(yīng)用于光伏電站中。但由于光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率會受到天氣和溫度等因素影響，且這種影響具有隨機性，會導(dǎo)致并網(wǎng)點輸出的有功功率出現(xiàn)變動，這時就需要對系統(tǒng)的無功輸出進行調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)對并網(wǎng)點的電壓進行穩(wěn)定。

在電網(wǎng)運行過程中，隨著時間變化的功率不僅會對電網(wǎng)的穩(wěn)定性造成影響，還會對電能的質(zhì)量造成影響，而隨著新能源發(fā)電應(yīng)用的增多，其對電能和電網(wǎng)的影響會越來越大。

因此，應(yīng)結(jié)合發(fā)電站的實際情況，合理配置無功功率補償裝置，為發(fā)電站各個系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行提供可靠保障和為電力系統(tǒng)提供電力支撐。

無功潮流方向

地面電站對無功功率主要影響設(shè)備為站內(nèi)升壓變壓器、升壓線路和匯集站線路。白天地面電站主要無功功率影響是站內(nèi)升壓變壓器和線路造成的無功損耗，此時光伏電站從電網(wǎng)吸收無功功率；夜間主要無功功率影響是升壓變壓器空載運行的勵磁無功及線路上的容性無功，容性狀態(tài)下無功功率返送電網(wǎng)。

現(xiàn)有SVG補償方案介紹

就目前情況而言，大多數(shù)光伏電站采用安裝SVG無功補償裝置方案，由于SVG這種無功補償調(diào)節(jié)裝置對電壓控制能力平滑、響應(yīng)時間短，即使在欠電壓的情況下，補償能力也很強，能很好的改善光伏電站的性能，保障電能的質(zhì)量，有效提高電網(wǎng)穩(wěn)定性。

1. SVG原理

SVG型無功補償裝置是一種采用IGBT全控型有源型無功發(fā)生器，不再采用大容量電容器和電抗器，而是通過電力電子器件開關(guān)功能實現(xiàn)無功能量的轉(zhuǎn)換，能動態(tài)發(fā)出和吸收無功功率，SVG功率模塊是由多個IGBT元器件與電容器串并聯(lián)而成的橋式電路，通過電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)上。電抗器能有效的抑制SVG開關(guān)電路產(chǎn)生的諧波，使SVG輸出的無功功率無階躍波動更加平滑，防止電流沖擊發(fā)生故障。SVG原理示意圖如下所示：

2. SVG的設(shè)備構(gòu)成和優(yōu)勢

2.1 主要設(shè)備構(gòu)成

SVG設(shè)備主要由連接電抗器（連接變壓器）、啟動裝置、IGBT換流閥組和控制系統(tǒng)等部分構(gòu)成。

●連接電抗器：實現(xiàn)電氣隔離，增加系統(tǒng)可靠性，抑制電流突變

●啟動裝置：緩沖啟動電路，減小并網(wǎng)沖擊

●IGBT換流閥組：核心部件，實現(xiàn)功率實時變換

●控制系統(tǒng)：實時采集電流電壓信號，計算分析無功功率與電能質(zhì)量

2.2 SVG優(yōu)點

SVG已廣泛應(yīng)用于發(fā)輸配電的各個環(huán)節(jié)，如新能源發(fā)電、電力系統(tǒng)、電氣化鐵道、城市軌道交通、機場、港口、冶金、化工等多個行業(yè)，相比于傳統(tǒng)的補償裝置有以下優(yōu)點：

●響應(yīng)速度快，SVG能有效的抑制電壓波動閃變

●低電壓特性好，輸出電流不受母線電壓影響，能有效支撐母線電壓

●補償性能好，無功功率雙向可調(diào)，能快速調(diào)節(jié)無功輸出，保證考核點功率因數(shù)達標

●運行損耗小，由傳統(tǒng)補償裝置相比，電力電子器件運行效率高，損耗小

●諧波特性好，輸出電壓、電流諧波畸變率小

逆變器代替SVG的可行性

逆變器一端連接著光伏系統(tǒng)，一端連接著電網(wǎng)，作為光伏電站和電網(wǎng)的橋梁，對提高光伏電力的電網(wǎng)友好性，起著關(guān)鍵作用。根據(jù)光伏電站設(shè)計通常需要配置光伏電站并網(wǎng)容量的20%--30%的SVG 動態(tài)無功補償裝置用于并網(wǎng)點處功率因數(shù)的動態(tài)補償調(diào)節(jié)。

目前并網(wǎng)型光伏逆變器有者大范圍的功率因數(shù)調(diào)節(jié)和瞬時響應(yīng)能力，因此針對逆變器代替SVG補償裝置的可行性做如下分析。

1. 補償容量對比

根據(jù)光伏電站設(shè)計無功補償配置要求，例10MW光伏電站，需配置無功補償裝置容量為2Mvar--3Mvar，則10MW光伏電站需配置光伏逆變器（HT225kW）約45臺，單臺逆變器的無功補償量為±148.5kVar，逆變器總補償無功量為6682.5kVar。逆變器的無功補償量更大，調(diào)節(jié)裕量充足，從無功補償容量方面可以替代SVG作用；逆變器具有的SVG功能，從響應(yīng)時間也同樣滿足電網(wǎng)對電壓動態(tài)響應(yīng)的要求。

2. 運行可靠性分析

目前光伏電站使用的SVG是集中式調(diào)節(jié)補償裝置，通常SVG以10KV或35KV的電壓等級接入，需要完備的保護裝置及可靠的監(jiān)控系統(tǒng)，若設(shè)備出現(xiàn)故障或檢修時則SVG需退出運行，導(dǎo)致光伏電站無法調(diào)節(jié)無功補償。

相比于SVG動態(tài)無功補償設(shè)備，逆變器運行更可靠，即便單臺或多臺設(shè)備存在故障也不影響其他光伏陣列逆變器的補償。對于光伏電站受環(huán)境因素影響的功率波動，逆變器分散補償更加精準。

3. 運行能耗分析

首先大型地面電站的SVG由電抗器或變壓器與電網(wǎng)連接，夜間光伏無出力時，SVG設(shè)備自身的空載損耗和光伏系統(tǒng)線路、升壓變壓器等設(shè)備的無功損耗可視為固定值，在夜間待機時SVG的能耗大于逆變器。

其次由于SVG由多個IGBT功率模塊串聯(lián)而成，設(shè)備發(fā)熱量大，且IGBT功率模塊對周邊環(huán)境濕度、溫度、粉塵、腐蝕性等要求比較高，需配置相應(yīng)的大功率冷卻除濕裝置（工業(yè)空調(diào)或水冷），因此對于能耗的經(jīng)濟性方面逆變器存在一定的優(yōu)勢。

4. 設(shè)備安裝對比

SVG動態(tài)無功補償設(shè)備安裝占地面積大且需要在開關(guān)站內(nèi)留有開關(guān)出線柜，提高了相應(yīng)的建設(shè)投資成本和運維成本。對比機SVG設(shè)備，逆變器有安裝方便、占地面積小，故障率低且便于運維的優(yōu)勢。

5. 成本對比

SVG無功補償裝置一般為1.1倍長期運行的過載能力，1.1倍過載能力對光伏系統(tǒng)直流側(cè)、升壓設(shè)備、電纜等成本節(jié)省優(yōu)勢小。對比逆變器（HT225kW）有1.6倍以上超配能力，對于逆變器設(shè)備采購成本、交直流電纜成本節(jié)省優(yōu)勢明顯。

結(jié) 論

目前已有地面光伏電站與逆變器廠家進行相應(yīng)的逆變器代替SVG試驗，且試驗結(jié)果滿足電網(wǎng)對無功補償?shù)目己艘蟆Ｔ囼炛袑⒃九渲玫?SVG 裝置退出電網(wǎng)，全部的無功指令由光伏逆變器執(zhí)行。測試結(jié)果顯示逆變器對于無功控制能力、無功控制精度以及電網(wǎng)電壓控制精度等方面，都符合國標要求。

所以并網(wǎng)逆變器無功補償能力跟 SVG 集中無功補償裝置相比較具有一定的優(yōu)越性，通過采取并網(wǎng)逆變器對 SVG 集中無功補償裝置替代，就能減少對于 SVG 設(shè)備采購的投資支出，同時節(jié)約設(shè)備運維成本，以及減少光伏升壓站內(nèi)占地面積。因此逆變器代替SVG動態(tài)無功補償裝置有十分顯著的優(yōu)勢。