探讨光伏微电网无功电压的控制方法

探讨光伏微电网无功电压的控制方法

王彩秀

国网武威供电公司，甘肃 武威，733000

摘要：微电网作为在光伏发电系统中的小型电力生产和分配系统，由分布式电源、电荷、分配设施组成，在并入电网中过程中具有稳电压、稳频率的作用，充分保障电网安全运行。微电网运行过程中存在功率不均、无功环流等异常现象影响电压质量和系统稳定，采取必要的控制方法来实现微电网的平稳运行具有重要的现实意义。

关键词：光伏；微电网；无功电压；控制方法；

1引言

长久以来，人类社会的经济繁荣过渡依赖化石能源，其散发大量有害气体和二氧化碳对人类生存环境造成了严重破坏。全球温室效应等各类环境问题不断出现，各种气候灾害严重影响人们的生活。开发新的能源以减少温室气体的排放等环境污染问题迫在眉睫。与化石能源相比，光伏发电技术作为清洁、高效的新能源在发电领域具有无可比拟的优势，其通过光伏阵列吸收太阳能转化为电能，并通过将系统不断优化，使直流电转换为我们常用的交流电，这一技术的广泛应用有效提升了人类发展的质量水平，并在一定程度上节约了资源、降低了能耗，有利于人居环境的持续改善。虽然光伏发电优势众多，但是在运行过程中也同样存在问题急需改善。如，分布式光伏电源的波动性比较频繁，当发电系统的电压下降时，逆变器不仅必须继续在电网上运行，而且还要求发电系统提供与运行中的电网相对应的无功电能支持，电网电压波动幅度可以严重影响到电网运行的稳定和安全。使用光伏能源生产技术的可再生能源与机器的连接成本很高，并且在电网故障的情况下，光伏电力必须停止使用。光伏能源连接到大型电网后，潮流的方向一旦发生变化，这在调节电压和保护整个系统的继电保护方面会造成无法预料的问题。微电网的出现解决了分布式光伏能源并网过程中存在的技术问题。相比于传统大电网，微电网系统是一种微型的能源分配用电系统，由分布式电源、电荷、分配设施和监视等其他设备组成。静态开关连接到常规电网，然后常规电网在连接到外部电网并隔离工作。在实际运行过程中，微电网会因各种问题出现功率输出不均、无功环流等问题，降低了电压质量和稳定性。对光伏微电网的无功电压控制进行研究具有重要的现实意义。

2光伏微电网运行模式

光伏微电网的运行模式主要包括并网运行和独立运行两种模式。

并网运行模式：在并网运行模式下，光伏微电网可以与外部电网并网运行。这种模式下，光伏发电系统通过逆变器将直流电转换为交流电，并直接输送到变电站中。在白天时，光伏发电系统会利用太阳能产生电能，并将电能输送到变电站中。变电站会将电能转换为适合负荷需求的交流电，并将其送回给用户。在晚上或天气不好时，光伏发电系统会停止工作，将电能储存起来以备不时之需。

独立运行模式：在独立运行模式下，光伏微电网不与外部电网连接，电力电量自我平衡。这种模式下，光伏发电系统通过逆变器将直流电转换为交流电，并将其输送到用户。用户可以直接使用光伏发电系统产生的电能，而不需要通过变电站进行输送。在运行模式下，光伏微电网需要配备电力管理系统，负责电力从电源输送到用电设备。具体功能包括将电源处各形式的电能转换成符合用户需求的形式，以及作为储能设备的界面。此外，还需要配备监控和保护装置，确保光伏微电网的安全运行。

3微电网无功电压控制方法

微电网无功电压控制方法是指在微电网运行过程中，通过调节无功功率的输出来控制电网的电压。无功功率是指电力系统中的无功电流和电压之间的相位差所引起的功率。无功功率的调节对于维持电网的稳定运行和电压质量具有重要作用。微电网无功电压控制方法主要包括以下几种：

（1）无功发电机控制：微电网中的发电机可以通过调节其无功功率输出来控制电网的电压。当电网电压过高时，发电机可以提供无功功率吸收电网的多余无功功率，从而降低电网电压；当电网电压过低时，发电机可以提供无功功率注入电网，增加电网电压。

（2）无功补偿装置控制：微电网中可以安装无功补偿装置，如静态无功补偿器（SVC）、静态同步补偿器（STATCOM）等。这些装置可以通过调节其输出的无功功率来控制电网的电压。当电网电压过高时，无功补偿装置可以吸收多余的无功功率；当电网电压过低时，无功补偿装置可以注入无功功率。

（3）电压调节器控制：微电网中可以安装电压调节器，如变压器的调压器。通过调节变压器的输出电压来控制电网的电压。当电网电压过高时，调压器可以降低输出电压；当电网电压过低时，调压器可以提高输出电压。

（4）无功功率优化控制：通过优化微电网中各个负载和发电机的无功功率分配，使得微电网整体的无功功率达到最优状态，从而实现电网电压的控制。这种方法需要对微电网的负载和发电机进行实时监测和调节，以保持电网的稳定运行。

需要注意的是，微电网无功电压控制方法的选择和应用需要根据具体的微电网系统特点和运行需求进行综合考虑。选择光伏微电网无功电压协调控制方式时，需要考虑以下因素：

（1）光伏发电系统的特性：不同的光伏发电系统具有不同的特性，如电压稳定性、电流特性、功率特性等。因此，需要根据光伏发电系统的特性选择合适的控制方式。

（2）电网负荷特性：光伏微电网通常与电网相连，需要考虑电网负荷特性，如负荷变化、负荷分布等，以选择合适的控制方式。

（3）控制精度要求：控制精度是选择控制方式的重要因素之一。不同的控制方式对控制精度有不同的要求，需要根据实际需求选择合适的控制方式。

（4）成本和效益：控制方式的成本和效益也是选择的重要因素之一。不同的控制方式对成本和效益有不同的影响，需要根据实际需求选择合适的控制方式。

（5）技术可行性和稳定性：选择控制方式时需要考虑技术可行性和稳定性。

参考文献：

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