1 項目概述

山西省太古縣風(fēng)光發(fā)電有限公司20MW農(nóng)光互補發(fā)電項目位于山西省晉中市太谷縣水秀鄉(xiāng)東懷遠村，項目總裝機容量20MW，已于2015年底并網(wǎng)發(fā)電。

圖1光伏現(xiàn)場

本項目總占地面積700余畝，本著以經(jīng)濟效益為中心，以技術(shù)創(chuàng)新為突破口的原則，按生態(tài)農(nóng)業(yè)模式的要求，科學(xué)、合理地選擇種植品種、規(guī)模及生態(tài)鏈，組織生產(chǎn)，提高農(nóng)產(chǎn)品的附加值。

項目建成投產(chǎn)后，年均發(fā)電量約為2700萬度，25年發(fā)電總量約為67500萬度，共可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約24.3萬噸，減排二氧化氮約67.3萬噸，二氧化硫約2.0萬噸，氮氧化物約1.0萬噸，碳粉塵排放量約18.4萬噸。

本項目的建成投產(chǎn)可在一定程度上調(diào)整當(dāng)?shù)仉娏Ξa(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，解決當(dāng)?shù)卣墓?jié)能減排任務(wù)；光伏農(nóng)業(yè)大棚可為當(dāng)?shù)靥峁o公害、綠色優(yōu)質(zhì)保健農(nóng)產(chǎn)品，豐富城鎮(zhèn)居民的餐桌，提高人們的生活質(zhì)量，同時該項目可作為產(chǎn)學(xué)研基地及現(xiàn)代科技農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)示范基地，促進該區(qū)域經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

為了提高電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性，降低大型光伏電站對電力系統(tǒng)的沖擊，要求大型光伏電站必須具備一定的低電壓穿越能力。如果單純依靠光伏變流器本身的功能，大型光伏電站的低電壓穿越能力較弱，根據(jù)《光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》Q/GDW617-2011要求“大中型光伏電站應(yīng)配置無功電壓控制系統(tǒng)，具備無功功率及電壓控制能力。根據(jù)電力調(diào)度部門指令，光伏電站自動調(diào)節(jié)器發(fā)出（或吸收）無功功率，控制光伏電站并網(wǎng)點電壓在正常運行范圍內(nèi)，其調(diào)節(jié)速度和控制精度應(yīng)能滿足電力系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)的要求。低電壓穿越過程中光伏電站宜提供動態(tài)無功支持。”《GB/T29321-2012光伏發(fā)電站無功補償技術(shù)規(guī)范》中5.2條款要求，“光伏電站無功補償裝置應(yīng)能夠跟蹤光伏電站處理的波動及系統(tǒng)電壓控制要求，并快速響應(yīng)。動態(tài)無功響應(yīng)時間應(yīng)不大于30ms。”該光伏電站業(yè)主通過招標(biāo)方式，選擇了新風(fēng)光生產(chǎn)的FGSVG-3.0/35T-O型高壓動態(tài)無功補償和諧波治理裝置，配置在光伏發(fā)電現(xiàn)場，用于電網(wǎng)無功補償和諧波治理，設(shè)備一次成功投運，達到了預(yù)期目的。

2 FGSVG系列產(chǎn)品特點：

FGSVG系列產(chǎn)品采用現(xiàn)代電力電子、自動化、微電子及網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)，采用先進的瞬時無功功率理論和給予同步坐標(biāo)變換的功率解耦算法，以設(shè)定的無功性質(zhì)及大小、功率因數(shù)、電網(wǎng)電壓為控制目標(biāo)運行，動態(tài)的跟蹤電網(wǎng)電能質(zhì)量變化調(diào)節(jié)無功輸出，并能實現(xiàn)曲線設(shè)定運行，提升電網(wǎng)質(zhì)量。

易操作、高性能、高可靠性的FGSVG系列產(chǎn)品為滿足用戶對提高輸配電網(wǎng)絡(luò)的功率因數(shù)、治理諧波、補償負(fù)序電流的迫切需要，做出相應(yīng)設(shè)計，具有以下特點：

（1）模塊化設(shè)計，安裝、調(diào)試、設(shè)定方便。

（2）動態(tài)響應(yīng)速度快，響應(yīng)時間≤5ms。

（3）在補償容量足夠的前提下，輸出電流諧波(THD)≤3%.

（4）多種運行模式極大的滿足用戶需求，運行模式有：恒裝置無功功率模式、恒考核點無功功率模式、恒考核點功率因數(shù)模式、恒考核點電壓模式、恒考核點無功功率模式2,目標(biāo)值可實時更改。

（5）實時跟蹤負(fù)荷變化，動態(tài)連續(xù)平滑補償無功功率，提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，實時治理諧波，補償負(fù)序電流，提高電網(wǎng)供電質(zhì)量。

（6）抑制電壓閃變，改善電壓質(zhì)量，穩(wěn)定系統(tǒng)電壓。

（7）FGSVG電路參數(shù)精心設(shè)計，發(fā)熱量小，效率高，運行成本低。

（8）設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。

（9）主電路采用IGBT組成的H橋功率單元串聯(lián)結(jié)構(gòu)，每組由多個相同的功率單元組成，整機輸出由PWM波形疊加而成的階梯波，逼近正弦，經(jīng)輸出電抗器濾波后正弦度好。

（10）FGSVG采用冗余性設(shè)計和模塊化設(shè)計，滿足系統(tǒng)高可靠性的要求。

（11）功率電路模塊化設(shè)計，維護簡單，互換性好。

（12）保護功能齊全，具有過壓、欠壓、過流、光纖通訊故障、單元過熱、不均壓等保護，并能實現(xiàn)故障瞬間的波形錄制，便于確定故障點，易維護，運行可靠性高。

（13）人機界面友好顯示，對外通訊提供了RS485、以太網(wǎng)等接口，采用標(biāo)準(zhǔn)MODBUS通訊協(xié)議。除具有實時數(shù)字量及模擬量的顯示、運行歷史事件記錄、歷史曲線記錄查詢、單元狀態(tài)監(jiān)控、系統(tǒng)信息查詢、歷史故障查詢等功能外，還具有送電后系統(tǒng)自檢、一鍵開停機、分時控制、示波器（AD通道強制錄波）、故障瞬間電壓/電流波形記錄等特色功能。

（14）FGSVG設(shè)計包含與FC配合使用的接口，實現(xiàn)定補和動補的有效結(jié)合，為用戶提供更經(jīng)濟、更靈活的方案。

（15）投切時無暫態(tài)沖擊，無合閘涌流，無電弧重燃，無需放電即可再投。

（16）與系統(tǒng)連接時，不需要考慮交流系統(tǒng)相序，連接方便。

（17）可并聯(lián)安裝，極易擴展容量。并機運行使用光纖通訊，通訊速度快，能夠完好的滿足實時補償?shù)囊蟆?/p>

圖2現(xiàn)場整體外觀圖

3 現(xiàn)場接線方式

現(xiàn)場采用降壓式接入方式，10kVSVG通過變壓器接入35kV電網(wǎng)，考核點在35kV側(cè)，SVG通過并網(wǎng)變壓器接入電網(wǎng)，變壓器接入點與考核點相同。如圖3所示。PT信號連接到PT1，并且二次接線端子PTA1與接入點電網(wǎng)一次端子A必須是同一相；PTB1與接入點電網(wǎng)一次端子B必須是同一相，PTC1與接入點電網(wǎng)一次端子C必須是同一相。PT1用于SVG計算并網(wǎng)同步信號，還用于計算考核點處的無功。

圖3SVG現(xiàn)場接線圖

4 現(xiàn)場調(diào)試

現(xiàn)場安裝完成后可進行調(diào)試。

現(xiàn)場調(diào)試包括模擬調(diào)試與并網(wǎng)調(diào)試兩部分。

4.1模擬調(diào)試

主要是與現(xiàn)場高壓開關(guān)柜的連鎖調(diào)試、現(xiàn)場與后臺的通訊對接及與變壓器的保護對接及與戶外隔離刀閘的對接等。

與高壓開關(guān)柜的連鎖包括高壓合閘允許信號、高壓就緒信號及SVG故障連跳高壓信號。合閘允許及連跳高壓都是SVG給現(xiàn)場高壓開關(guān)柜的信號，而高壓就緒信號則是現(xiàn)場高壓開關(guān)柜給SVG的信號，可將SVG與現(xiàn)場高壓開關(guān)柜對接后進行調(diào)試，直到信號都正常。

現(xiàn)場與后臺的通訊調(diào)試主要是SVG與后臺的信號與操作命令的傳輸。包括SVG傳給后臺的遙信、遙測信號以及后臺控制SVG的遙調(diào)、遙控指令?？赏ㄟ^人機界面的“信息查詢”/“遙信遙測”界面模擬生成數(shù)據(jù)，每個地址里生成不同的數(shù)據(jù)，在界面上觀測看到的數(shù)據(jù)是否與生成的一致進行對比調(diào)試。如圖4所示。

圖4通訊點表圖

變壓器的保護調(diào)試包括變壓器的超溫、超壓、油壓低報警及瓦斯高報警等，可對照變壓器的圖紙一一對接進行模擬調(diào)試。

戶外隔離刀閘的調(diào)試包括主刀、地刀的合分，是否到位，是否分合靈便，主刀與地刀在人機界面上的顯示狀態(tài)與實際是否相符，等等，都要進行相應(yīng)的調(diào)試。

以上調(diào)試正常后，還要模擬運行一下，看風(fēng)機的運轉(zhuǎn)方向是否與風(fēng)機所表示的方向一致，以免運行時風(fēng)機反轉(zhuǎn)造成單元或整機過熱保護而跳閘。

4.2并網(wǎng)調(diào)試

并網(wǎng)調(diào)試必須在模擬調(diào)試都正常的情況下進行帶高壓調(diào)試。調(diào)試的難點主要在PT信號與一次線的相序查找上，若相序不對，勢必造成SVG的輸出與電網(wǎng)不同步而過負(fù)荷跳閘。

利用SVG上主電高壓時對單元內(nèi)的電容的充電電流，以及合閘閉合接觸器時的充電電流與一次電壓采集的波形相比較，電流與電壓相位一致就說明相序正確，否則就不對，可通過調(diào)整PT到SVG的二次線的順序（三線六種接法，即ABC、ACB、BAC、BCA、CAB、CBA）進行調(diào)整，直到觀測到的波形如圖5所示才為正確。

圖5相序檢測波形圖

波形正常后，才能開機運行，首次開機要先限制功率，額定功率改為0.5MVar，額定電流改為20A，運行模式改為恒功率模式，即手動調(diào)節(jié)模式，無功給定設(shè)置為0.1MVar，點擊開機按鈕，觀察裝置實際輸出的無功是否基本等于設(shè)定值，以及裝置電流是否正常。正常后，逐步放大功率限制值直到額定值。在整個手動調(diào)試期間，不出現(xiàn)保護，即表明并網(wǎng)成功，如開機保護，可以在“故障錄波”界面觀測保護時的三相電網(wǎng)電壓及三相裝置電流，并網(wǎng)失敗的原因可能是PT信號線與一次端子不對應(yīng)。

對于CT的對接，可以通過SVG裝置與后臺的系統(tǒng)無功、有功及電流進行對比。如圖6所示。若沒有可以對比的數(shù)據(jù)，可以讓SVG工作在手動控制模式，并網(wǎng)使SVG輸出無功，假如負(fù)載沒有投入，則系統(tǒng)上的無功、有功、電流應(yīng)該與SVG裝置輸出一致，如果負(fù)載在運行，可以設(shè)置SVG輸出與系統(tǒng)側(cè)不同性質(zhì)的無功，觀察能否抵消掉系統(tǒng)的無功，如SVG顯示系統(tǒng)無功為1MVar，并網(wǎng)后控制SVG輸出-0.5MVar無功，觀察系統(tǒng)無功是否從1MVar減小到0.5MVar。CT不正?？梢酝ㄟ^修改CT的設(shè)置“CT定義”和“工程變比”，其中“工程變比”可以根據(jù)需要設(shè)置成負(fù)數(shù)，實現(xiàn)反相的功能。

圖6系統(tǒng)數(shù)據(jù)圖

SVG計算的系統(tǒng)無功、負(fù)載無功正常后可以改為需要的自動補償模式，第一次自動模式需要限制額定功率、額定電流，工作正常后，再逐步放寬額定功率、額定電流的設(shè)置直到出廠額定值。

5 系統(tǒng)運行情況

經(jīng)過認(rèn)真調(diào)試，SVG裝置按用戶要求，已投入正常運行，現(xiàn)按功率因數(shù)自動補償運行，功率因數(shù)設(shè)定值為97%，投運后工作正常，用戶十分滿意，如圖7是運行的人機界面圖。

圖7運行狀態(tài)圖

6 總結(jié)

在新能源建設(shè)中，由于風(fēng)電、光電或水利發(fā)電一般都建設(shè)在較偏遠的地區(qū)，距離城市及用戶較遠，在負(fù)荷較重的情況下，電壓跌落較大，使電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定，功率因數(shù)較低，不能保證發(fā)電能量的正常傳輸。因此國家在推廣新能源的建設(shè)過程中，首先著力推薦使用無功補償裝置，而現(xiàn)在無功補償?shù)淖钕冗M的技術(shù)就是SVG，即靜止無功發(fā)生器。通過去年我公司一批及在國外如墨西哥、朝鮮、蒙古、印度、印尼等國家SVG的應(yīng)用，在產(chǎn)品性能、穩(wěn)定性、可靠性及滿足用戶要求等方面都體現(xiàn)了極大的優(yōu)越性，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）電網(wǎng)電壓穩(wěn)定。SVG通過串聯(lián)于電網(wǎng)中的電感，時時監(jiān)測SVG與電網(wǎng)端的電壓，當(dāng)電網(wǎng)電壓高于SVG電壓時，SVG工作在感性運行模式，從電網(wǎng)吸收無功，當(dāng)電網(wǎng)低于SVG電壓時，SVG工作在容性運行模式，向電網(wǎng)發(fā)送無功，從而保證電網(wǎng)的無功在可容許的范圍，保證系統(tǒng)的無功穩(wěn)定，從而也穩(wěn)定了電網(wǎng)電壓。

（2）增強輸電能力，降低了變壓器及線路的損耗，提高了到用戶的電能利用率，保證了可靠的供電能力。

（3）降低了電網(wǎng)的諧波，減小了無功損耗。SVG本身不產(chǎn)生諧波，而且在一定范圍內(nèi)還有抑制諧波的能力。比起其他的無功補償模式，如SVC，電容組濾波等都有明顯的優(yōu)勢。

（4）穩(wěn)定并提高了電網(wǎng)的功率因數(shù)，滿足了用戶對電網(wǎng)功率因數(shù)的要求，如本例光伏電站SVG始終穩(wěn)定在97%左右，符合國家對電網(wǎng)的要求。

（5）節(jié)能降耗，提高了輸配電的效率。由于穩(wěn)定了系統(tǒng)無功，減少了線路及變壓的損耗，客觀上節(jié)約了電能，實現(xiàn)了清潔能源供電，深受用電戶的青睞。

總之，SVG是近年來發(fā)展起來的一種高效、優(yōu)質(zhì)的無功補償措施。在新能源的建設(shè)中，值得大力推廣。