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基于无功补偿的分布式光伏发电系统快速抑制电网功率振荡的控制策略研究
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2022 年农村新型能源系统智能技术应用论坛论文成果集 - 194 - 基于无功补偿的分布式光伏发电系统 快速抑制电网功率振荡的控制策略研究 国网山西省电力公司广灵县供电公司,柴华、宋英明、郑玉海、张海龙 摘 要:伴随着系统分布式新能源的不断增加,系统惯量阻尼不断降低,系统振荡加剧,可利用新能源系统逆变器 自身剩余容量抑制振荡。受光照强度变化的影响,光伏(Photovoltaic,PV)逆变器往往存在大量剩余容量。其剩余容 量发出无功功率抑制电网功率振荡。为对尽可能的利用光伏逆变器的剩余容量,本文提出了一种快速利用 PV 无功输出抑 制电网功率的控制策略,并将其与传统惯量、阻尼控制进行了对比分析。结论证明,无功快速功率补偿控制抑制最大转 速偏差和转速变化率的能力要优于善于抑制最大转速偏差的下垂控制和善于抑制转速变化率的惯量控制。最后,本文通 过 RT-LAB 系统验证了结论的正确性,证明在不损失发电用户自身的经济利益下,可以最大程度利用农村分布式光伏系统 有效抑制系统功率振荡,从而提升系统稳定性。 关键词:快速无功补偿;功率振荡;光伏发电系统;惯量控制;下垂控制 随着农村光伏为代表的分布式新能源的不断发 展,以电力电子为基础的逆变器在电力系统的装机 比例不断上升,以同步发电机为主的传统发电设备 不断减少,包含高比例新能源的发电系统的惯量和 阻尼相较传统电网都大幅降低,功率振荡发生频率 逐渐上升,如何降低功率振荡对系统的危害已成为 研究的热点 [1]。 传统抑制功率振荡的方式为在发电机 上加装电力系统稳定器(Power System Stabilizer, PSS) [2],可有效的抑制各类频率振荡。但在以光伏 和风电为主的新能源电站往往难以加装 PSS。 现有的 新能源发电系统一般都会装配如静止同步补偿器等 柔性交流输电装置,该种方式效果明显,但其需要 电站额外的硬件成本。文献[3-4]通过改变光伏、风 机等新能源自身有功输出来抑制电网功率振荡,并 网逆变器不再运行于恒功率模式,而是需要其可以 额外提供传统电力系统具有的频率响应功率。但此 种模式会导致新能源电站的发电量受损,为保障电 站自身经济效益,一般都会运行于最大功率输出 MPPT 模式。 光伏发电系统由于其发电能力受到如图 1 所示 的 PV 日发电曲线的影响,其并网逆变器往往难以运 行于满负荷状态,存在大量剩余容量,且其剩余容 量往往便可得到充分利用。在光照较弱时,光伏电 站就可以利用其大量的剩余容量来可发出无功以抑 制电网功率振荡 [5]。 图 1 PV 日发电曲线图 最大转速偏差 Δωmax 和转速变化率转速变化率 是评价系统频率动态性能的两个关键指标。在功率 振荡发生时为了减小低惯量和低阻尼的系统的转速 偏差和转速变化率,此时,光伏就可以在光照较弱

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