大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)無功電壓控制方法綜述

李翠萍，曹璞佳，李軍徽，趙 冰

(1.東北電力大學(xué) 電氣工程學(xué)院，吉林 吉林 132012；2.國網(wǎng)吉林省電力有限公司 長春供電公司，吉林 長春 130021)

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大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)無功電壓控制方法綜述

李翠萍1，曹璞佳1，李軍徽1，趙 冰2

(1.東北電力大學(xué) 電氣工程學(xué)院，吉林 吉林 132012；2.國網(wǎng)吉林省電力有限公司 長春供電公司，吉林 長春 130021)

分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)因具有就地消納、運(yùn)行靈活、可降低網(wǎng)損等特性，其并網(wǎng)規(guī)模迅速擴(kuò)大，而隨著分布式光伏并網(wǎng)滲透率不斷提高，其對配電網(wǎng)電壓質(zhì)量的影響已不容忽視。針對大規(guī)模分布式光伏發(fā)電并入配電網(wǎng)所引起的電壓越限問題，對國內(nèi)外無功電壓控制方式的研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述。主要內(nèi)容包括：對分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)各個模塊的控制原理、數(shù)學(xué)模型及控制模型進(jìn)行了簡要介紹，并分析了分布式光伏電源有功功率輸出及并網(wǎng)逆變器無功功率輸出對配電網(wǎng)無功電壓的影響，最后總結(jié)了傳統(tǒng)電壓越限控制方式及新興無功電壓控制方式，并對各種控制方式的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行評述。

分布式光伏；數(shù)學(xué)模型；控制模型；電壓越限；無功電壓控制

隨著能源問題和環(huán)境問題日益突出，世界各國對于改變能源結(jié)構(gòu)、發(fā)展可再生能源已達(dá)成共識。許多國家已經(jīng)做出大規(guī)模開發(fā)利用太陽能發(fā)電的規(guī)劃。由于分布式光伏電源接入配電網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)能量的就地平衡，避免遠(yuǎn)距離輸電引起的投資和損耗，且運(yùn)行靈活，所以近年來我國分布式光伏發(fā)電的并網(wǎng)規(guī)模迅速擴(kuò)大。

但隨著分布式光伏發(fā)電的并網(wǎng)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，光伏發(fā)電系統(tǒng)對配電網(wǎng)的影響也越來越顯著，主要體現(xiàn)在光伏電源的無功支撐能力較弱，使得并網(wǎng)點(diǎn)電壓發(fā)生電壓越限的風(fēng)險加大[1]。所以配電網(wǎng)無功和電壓的管理問題已成為大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)面臨的最大挑戰(zhàn)之一，而大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)的無功電壓控制策略的研究也越來越受到學(xué)術(shù)界和工程界的關(guān)注。

本文的目的在于，對國內(nèi)外有關(guān)大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)電壓越限問題及無功電壓控制方式的研究現(xiàn)狀和成果進(jìn)行梳理和綜述，為后續(xù)展開更深入的研究提供參考。

1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的建模與控制

分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是指經(jīng)低壓線路直接接入配電網(wǎng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)，因其具有可就地消納、網(wǎng)損低、運(yùn)行靈活等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用，其并網(wǎng)規(guī)模也迅速擴(kuò)大。

按能轉(zhuǎn)換方式光伏并網(wǎng)發(fā)電逆變器通常分為雙級式和單級式兩大類，由于單級式并網(wǎng)光伏逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中只有一個DC-AC環(huán)節(jié)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，其中的最大功率跟蹤(Maximum Power Point Track，MPPT)控制、電網(wǎng)電壓同步、輸出電流正弦控制和功率解耦控制等均需由此DC-AC環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)，控制比較復(fù)雜。而雙級式光伏并網(wǎng)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中含有DC-DC和DC-AC兩個能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，MPPT和并網(wǎng)控制分別由DC-DC和DC-AC兩個變流環(huán)節(jié)獨(dú)立控制，互不干擾，使整個系統(tǒng)更加靈活可靠，而對逆變器內(nèi)部控制策略要求較高的分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)大多采用雙級式光伏并網(wǎng)逆變器[2]。

本文以雙級式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)為研究對象，介紹分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的建模與控制，包括光伏列陣的建模、逆變器的建模和最大功率點(diǎn)跟蹤控制建模，以及大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)的整體建模方法。

1.1 光伏列陣的數(shù)學(xué)模型

光伏電池的工作原理是基于二極管的光生伏特效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化成電能[3]。由于單個光伏電池輸出功率較小，大規(guī)模光伏列陣由大量光伏電池進(jìn)行串并聯(lián)組成[4]。所以，大規(guī)模光伏列陣模型可根據(jù)光伏電池模型的串并聯(lián)等效得到。

圖1為光伏電池基于單二極管模型的等效電路，其中，ISC代表光伏電池的短路電流，Rs和Rsh分別為等效串聯(lián)阻抗和并聯(lián)阻抗，RL為光伏電池的外接負(fù)載。根據(jù)基爾霍夫定電流定理得出光伏電池模型的數(shù)學(xué)表達(dá)式[4]，再通過對理論計算公式進(jìn)行簡化，并利用光伏電池的出廠技術(shù)參數(shù)：短路電流ISC、開路電壓Uoc、最大功率點(diǎn)電流Im、最大功率點(diǎn)電壓Um，得到適用于工程計算的模型表達(dá)式[5]。

圖1 光伏電池的單二極管等效電路

圖2 VSC內(nèi)環(huán)電流控制模型

圖3 VSC內(nèi)環(huán)控制簡化模型

1.2 光伏并網(wǎng)逆變器及控制建模

在并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中，逆變器的主要作用是控制直流電壓的幅值，并把光伏陣列輸出的直流電能轉(zhuǎn)換成所需的交流電能[6]，在上層控制下，逆變器可以選擇工作于遠(yuǎn)程控制或本地控制[7]。遠(yuǎn)程控制模式下，逆變器按照中央控制器分配的指令運(yùn)行；本地控制模式下，逆變器按照本地設(shè)置參數(shù)運(yùn)行。由于中央控制需要附加通訊設(shè)備的投資，對于大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)而言，應(yīng)優(yōu)先考慮采用本地控制，但就控制效果而言，遠(yuǎn)程控制模式更優(yōu)。

根據(jù)矢量定向和控制變量的不同，并網(wǎng)逆變器的控制策略分為以下四類：基于電壓定向的矢量控制、基于電壓定向的直接功率控制、基于虛擬磁鏈定向的矢量控制和基于虛擬磁鏈定向的直接功率控制[3]。目前主流的電壓源型變流器(VoltageSourceConverter，VSC)的控制一般采用基于電流內(nèi)環(huán)的電網(wǎng)電壓定向矢量控制，控制系統(tǒng)由電壓外環(huán)和有功、無功電流內(nèi)環(huán)組成。電壓外環(huán)經(jīng)過控制器產(chǎn)生電流內(nèi)環(huán)所需的電流參考值，主要起到調(diào)節(jié)VSC直流側(cè)電壓的作用。而電流內(nèi)環(huán)則根據(jù)電壓外環(huán)生成的電流參考值，經(jīng)過內(nèi)環(huán)控制器，實(shí)現(xiàn)電流入網(wǎng)。

1.2.1VSC及其電流內(nèi)環(huán)控制模型

電流內(nèi)環(huán)的矢量控制策略根據(jù)參考坐標(biāo)系的選擇不同分為基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系控制和無靜差控制[8]。對于三相VSC的控制，采用基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系控制設(shè)計十分方便，并具有有功分量和無功分量的解耦控制特性。因而，為了簡化VSC控制器的設(shè)計，VSC的內(nèi)環(huán)控制一般采用基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系控制的前饋解耦控制策略，將VSC在dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的d、q軸電壓、電流進(jìn)行解耦。VSC內(nèi)環(huán)控制模型如圖2所示，其內(nèi)環(huán)控制簡化模型如圖3所示，可見采用前饋解耦控制策略，能夠使并網(wǎng)逆變器實(shí)現(xiàn)有功、無功的解耦控制。

1.2.2 電壓外環(huán)控制模型

圖4為電壓外環(huán)控制器的恒電壓控制和恒無功控制策略的實(shí)現(xiàn)框圖。在恒直流電壓控制模式中，電壓參考值一般為光伏列陣最大功率點(diǎn)所對應(yīng)的直流側(cè)電壓參考值。在恒無功控制模式中，無功功率參考值一般根據(jù)所選的無功控制策略不同而采用不同的依據(jù)去設(shè)定。

圖4 三相VSC電壓外環(huán)簡化模型

1.3 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的MPPT控制建模

大規(guī)模分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的光伏發(fā)電利用率直接取決于MPPT算法的有效性，其作用是使光伏列陣的輸出功率始終保持在最大功率點(diǎn)處。MPPT的數(shù)學(xué)模型的建立按照其跟蹤方法不同分為兩大類[9]，一類是在已知光伏電池P-U特性的基礎(chǔ)上，通過求解dP/dU=0求出最大功率點(diǎn)對應(yīng)的光伏陣列電壓U和輸出功率P的計算式，構(gòu)造MPPT模型；另一類是通過自尋優(yōu)的方法尋找最大功率點(diǎn)，包括恒電壓控制法、爬山法、擾動觀察法和電導(dǎo)增量法等。

1.4 大規(guī)模分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體建模

大規(guī)模分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn)是所有光伏電源出力直接分配到用戶負(fù)載上[10]，大規(guī)模分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的建模方法分為獨(dú)立核心器件建模方法和整體系統(tǒng)建模方法[11]。獨(dú)立核心器件建模方法的原理是以VSC器件為核心，將VSC兩側(cè)元件按照VSC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的要求進(jìn)行化簡而得到光伏發(fā)電系統(tǒng)等值模型。整體系統(tǒng)建模方法包括方程組法[12]、等效二端口網(wǎng)絡(luò)模型、簡化等值電路模型、受控源模型等，其中方程組法因更為直觀、簡便而應(yīng)用較廣。

1.5 展 望

在光伏系統(tǒng)建模和控制研究領(lǐng)域，針對現(xiàn)有研究，下一步研究重點(diǎn)在于，綜合考慮光伏列陣、逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)，以及配電線路、變壓器參數(shù)，研究更為科學(xué)、實(shí)用的大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)等值建模的理論、方法和模型。

2 分布式光伏并網(wǎng)對配電系統(tǒng)無功電壓的影響

由于大規(guī)模分布式光伏并入配電網(wǎng)，改變了配電網(wǎng)原有的輻射狀網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，及其單一的電源模式，而且光伏電源出力具有隨機(jī)波動性，容易引起電壓波動與閃變[13]、諧波污染[14-15]、電壓越限[16]等電能質(zhì)量問題，隨著分布式光伏并網(wǎng)滲透率不斷提高，其影響也越來越嚴(yán)重[17]。文獻(xiàn)[18-19]指出，在大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，電壓越限問題已成為限制光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)滲透率提高的重要因素之一。

2.1 電壓越限的基本原理

所謂大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)，即光伏電源安裝量大于負(fù)荷平均值，在這種情況下很容易引起光伏電源接入點(diǎn)發(fā)生電壓越限。下面本文將以大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)為背景，以單點(diǎn)分布式光伏并網(wǎng)情況為例，簡要分析大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)引起配電系統(tǒng)發(fā)生電壓越限的基本原理[20，21]。

分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的等效電路如圖5所示。圖中PV為分布式光伏電源；US為并網(wǎng)點(diǎn)電壓；線路阻抗為R+jX；P和Q為光伏電源的有功和無功功率；PL和QL為光伏電源并網(wǎng)點(diǎn)的本地有功和無功負(fù)載。從圖5可以看出，光伏電源接入后，可直接為負(fù)載進(jìn)行供電，實(shí)現(xiàn)了功率就地平衡，從而減少線路上因傳輸功率而產(chǎn)生的功率損耗，提高了并網(wǎng)點(diǎn)電壓。而光伏電源注入并網(wǎng)點(diǎn)的有功功率越多，并網(wǎng)點(diǎn)電壓升高越多，從而增加了發(fā)生電壓越限的風(fēng)險。但光伏并網(wǎng)逆變器可以同時充當(dāng)無功補(bǔ)償電源，通過從系統(tǒng)吸收感性無功功率來降低并網(wǎng)點(diǎn)電壓越限程度。

圖5 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的等效電路

圖6 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的有功及無功功率特性曲線[22]

圖6為文獻(xiàn)[22]給出的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率特性曲線，如圖所示：(1)實(shí)線代表的是光伏系統(tǒng)在額定運(yùn)行條件下的輸出特性曲線，(2)虛線代表大容量逆變器的無功輸出能力。從圖6可知，逆變器工作在Q≥0，P≥0時，光伏電源有功出力越多，電壓越限風(fēng)險也越大；而工作于Q≤0，P≥0時，則可有效降低電壓升高的幅度。由此可見在保證光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出有功功率不減少的情況下，大容量逆變器無功輸出能力對電網(wǎng)電壓支撐起重要作用。

2.2 對無功電壓的影響規(guī)律

大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中，配電網(wǎng)無功電壓的變化趨勢與各個光伏電源的接入容量、系統(tǒng)的線路參數(shù)、光伏電源的接入位置密切相關(guān)，而光伏電源的出力對配電系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)電壓的幅值影響最大。文獻(xiàn)[23]從線路參數(shù)、用戶負(fù)荷大小、光伏電源的出力大小及光伏電源的接入位置等多個角度分析了大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)對配電網(wǎng)無功電壓的影響情況。主要結(jié)論為同等容量分布式光伏電源分散接入對電壓的提升幅度要低于集中接入線路末端時引起電壓升高的幅度，高于集中接入線路前端時引起電壓升高的幅度。文獻(xiàn)[17]利用IEEE13節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)模型，詳細(xì)分析了在大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中變化的光伏電源滲透率對配電系統(tǒng)無功電壓的影響規(guī)律，主要結(jié)論為當(dāng)光伏電源滲透率超過50%時，會引起節(jié)點(diǎn)電壓越限。

2.3 展 望

通過對已有分布式光伏并網(wǎng)引起無功電壓波動的研究進(jìn)行總結(jié)，建議下一步研究重點(diǎn)：

(1)基于大規(guī)模分布式光伏集中、分散接入配電網(wǎng)等典型場景，分析規(guī)模化的分布式光伏接入對配電網(wǎng)無功電壓的影響情況；

(2)研究不同規(guī)模下的分布式光伏接入時，分布式光伏的滲透率對配電系統(tǒng)電壓越限程度的影響情況。

3 大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)現(xiàn)有無功電壓控制方式評述

隨著分布式光伏并網(wǎng)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，配電網(wǎng)中由光伏并網(wǎng)引起的電壓越限問題越來越嚴(yán)重，下面將分別介紹針對大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)無功電壓越限問題的傳統(tǒng)控制方法和近年來新興的利用逆變器調(diào)壓方法，并對各種控制方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較，為后續(xù)研究提供參考。

3.1 傳統(tǒng)電壓越限控制方案

針對光伏并網(wǎng)引起的電壓越限問題最直接的解決方法就是增大導(dǎo)線半徑、減小線路阻抗，然而此方法經(jīng)濟(jì)性太差。就大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)而言，傳統(tǒng)的電壓越限控制方法包括：通過改變有載調(diào)壓變壓器的分接頭調(diào)節(jié)分布式光伏電源接入引起的電壓波動[24]，但該方法不能有效解決配電網(wǎng)末端的電壓越限情況，并且我國大部分低壓配電網(wǎng)未配置有載調(diào)壓變壓器；光伏并網(wǎng)點(diǎn)安裝電抗器[23]，但是文獻(xiàn)[25]提出電抗器投切瞬間可能因為其暫態(tài)沖擊較大而引起諧振等問題；安裝靜止無功同步補(bǔ)償器(D-STATCOM)[26]，但大容量的無功補(bǔ)償裝置會增大系統(tǒng)成本，而且在有功過剩的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中其控制效果將受到一定影響；利用儲能裝置控制無功電壓[27～29]，光伏陣列工作于最大功率輸出狀態(tài)，儲能裝置通過充放電來維持系統(tǒng)的功率平衡，保證直流母線電壓的穩(wěn)定，但是需要附加安裝儲能裝置的成本，并且控制技術(shù)復(fù)雜；削減有功出力的方法[30]，即在發(fā)生電壓越限時削減光伏電源的有功出力，以降低電壓，但同時也降低了光伏利用率。

3.2 利用逆變器的無功功率吸收能力進(jìn)行調(diào)壓

從2010年開始，越來越多的研究者提出，對于大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)在并網(wǎng)點(diǎn)利用光伏逆變器解決電壓越限問題[23，31，32]。并網(wǎng)逆變器在上層控制策略下可以進(jìn)行中央控制或本地控制[35]，并網(wǎng)逆變器的中央控制需要重新定義和重新設(shè)計配電網(wǎng)的主要操作，在傳感器和通訊系統(tǒng)的設(shè)施建設(shè)上投資較大，但其可以調(diào)動各個并網(wǎng)點(diǎn)的逆變器相互協(xié)調(diào)工作；而本地控制方式無需通訊設(shè)備，能夠?qū)Νh(huán)境變化做出更加快速的反應(yīng)[36]，但無法調(diào)動所有逆變器互相協(xié)調(diào)工作。下面將分別介紹幾種基于中央控制和本地控制的逆變器無功電壓控制策略。

文獻(xiàn)[31]、文獻(xiàn)[33]、文獻(xiàn)[34]詳細(xì)介紹了以下四種逆變器中央控制下的無功控制策略的控制原理及控制性能，包括：(1)恒無功功率控制，在精確調(diào)查負(fù)荷功率曲線及光伏出力曲線的基礎(chǔ)上設(shè)定恒無功參考值，但大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)使得用戶負(fù)荷預(yù)測難度增大，導(dǎo)致該方法實(shí)現(xiàn)困難；(2)基于并網(wǎng)點(diǎn)電壓的Q(U)控制策略，該方法利用無功與電壓的下垂特性，逆變器的無功輸出取決于電壓水平，可避免不必要的無功吸收，因而網(wǎng)損小，但是不能調(diào)動所有逆變器均參與電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)，對大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)能力有限；(3)恒功率因數(shù)cosφ控制策略，逆變器的無功功率吸收量正比于光伏電源有功輸出量，該方法無疑會吸收多余無功而增加網(wǎng)損；(4)基于光伏電源有功功率輸出的cosφ(P)控制，根據(jù)光伏系統(tǒng)有功出力的大小設(shè)定功率因數(shù)值，該控制策略假定并網(wǎng)點(diǎn)電壓幅值始終隨光伏有功出力增大而升高，但當(dāng)光伏有功出力很大時恰好是用戶用電高峰時，此時并網(wǎng)點(diǎn)電壓未越限，大量的無功傳輸仍然會給電網(wǎng)帶來很大的損耗。

由于在大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中，饋線損耗和光伏滲透率已成為衡量其無功電壓控制性能的重要指標(biāo)[37]，各國學(xué)者開始致力于對利用逆變器的無功調(diào)壓方法進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新。文獻(xiàn)[31]在以上四種無功控制策略的基礎(chǔ)上，基于敏感性分析提出具有位置相關(guān)性的cosφ(P，U)控制方法，即根據(jù)光伏電源有功功率輸出和并網(wǎng)點(diǎn)電壓幅值確定逆變器的功率因數(shù)，進(jìn)而控制逆變器的無功功率輸出，該方法采用就地控制，不需要附加通訊設(shè)施，而且不吸收多余無功，網(wǎng)損小。受該文獻(xiàn)啟發(fā)，許多文獻(xiàn)在此基礎(chǔ)上提出改進(jìn)的無功控制方法。

文獻(xiàn)[21]提出一種結(jié)合儲能控制的cosφ(U)，該控制方法優(yōu)先考慮采用本地控制，根據(jù)并網(wǎng)點(diǎn)電壓幅值確定逆變器吸收的無功功率，當(dāng)某個逆變器調(diào)壓能力不足時，將切換到中央控制，協(xié)調(diào)其余逆變器共同調(diào)壓。必要時將削減有功出力，并被存儲于蓄電池等儲能裝置中。

文獻(xiàn)[36]提出了適用于線路阻抗比R/X較高的配電網(wǎng)中的逆變器無功功率控制策略，利用采用電子抽頭變換的配電變壓器(Transformer Electronic Tap Changing，TETC)調(diào)壓結(jié)合光伏并網(wǎng)逆變器本地控制。該控制策略能同時滿足調(diào)壓快速性和線路功率損耗最低的要求。但該策略控制成本較高。

表1 幾種無功電壓控制策略的比較

表1所示為對文中所介紹的傳統(tǒng)電壓越限控制方法和新興的利用逆變器的無功電壓控制方法及各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)所做的總結(jié)。

3.3 展 望

(1)針對大規(guī)模分布式光伏規(guī)?；尤肱潆娋W(wǎng)，對現(xiàn)有并網(wǎng)逆變器無功調(diào)壓控制策略進(jìn)行改進(jìn)，研究適用于大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)的分層分區(qū)、多級協(xié)調(diào)并網(wǎng)逆變器無功調(diào)壓自動控制技術(shù)。

(2)在對并網(wǎng)逆變器無功調(diào)壓策略的創(chuàng)新研究中，應(yīng)綜合考慮在對逆變器的容量需求合理的前提下，同時兼顧電網(wǎng)功率損耗的降低和光伏并網(wǎng)滲透率的提高。

(3)可以考慮將并網(wǎng)逆變器無功調(diào)壓控制策略與他電壓控制方法相結(jié)合使用，而各個控制方案之間的切換將是技術(shù)難點(diǎn)。

4 結(jié) 論

本文從大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的建模、大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)引起的電壓越限問題、大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)無功電壓控制方法三個方面對國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了歸納和總結(jié)，主要結(jié)論如下：

(1)針對大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)引起的電壓越限問題，應(yīng)優(yōu)先考慮利用光伏并網(wǎng)逆變器的無功輸出能力進(jìn)行就地控制，可以省去安裝通訊設(shè)備的費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)性高，但其對逆變器的內(nèi)部控制策略要求較高；

(2)對于并網(wǎng)逆變器的無功控制策略的改進(jìn)和創(chuàng)新，應(yīng)主要考慮在對逆變器的容量需求合理的前提下，同時兼顧電網(wǎng)損耗的降低和光伏并網(wǎng)滲透率的提高，結(jié)合大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)的滲透率和配電網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)等情況考慮采用何種控制方式；

(3)目前主流的研究方向趨向于結(jié)合逆變器的無功吸收能力和其他控制方式共同作用，通過各種策略的相互協(xié)調(diào)到達(dá)兼顧有效性和經(jīng)濟(jì)性的最佳控制效果。

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Review on Reactive Voltage Control Methods for Large-Scale Distributed PV Integrated Grid

Li Cuiping1，Cao Pujia1，Li Junhui1，Zhao Bing2

(1.Electrical Engineering College，Northeast Electric Power University，Jilin Jilin 132012；2.Changchun Electric Power Supply Company，State Grid Jilin Electric Power Company，Changchun Jilin 130021)

The scale of integration of the distributed photovoltaic (PV) into the power system is expand gradually with the characteristics of elimination on the spot，flexible operation，lower feeder power losses，et al.Voltage exceeding caused by the huge PV system generation in low-voltage feeders cannot be ignored any more.The purpose of this paper is to review the globe status of reactive voltage control strategies for overvoltage caused by large-scale distributed PV connected into the distribution network.The main contents include the control principle，mathematical model and control model of various blocks in distributed PV grid-connected system are briefly introduced，and analyses for the influences of higher PV generation and PV inverters’ reactive power to the reactive voltage are given.Finally，traditional and emerging reactive voltage control strategies are summarized respectively，and reviews of superiority-inferiority for each reactive voltage control methods are also given.

Distributed photovoltaic；Mathematical model；Control model；Overvoltage；Reactive voltage control

2016-07-26

吉林省教育廳“十三五”科學(xué)技術(shù)研究項目(吉教合字[2016]第92號)；吉林市科技發(fā)展計劃(201464038)；東北電力大學(xué)博士點(diǎn)基金資助(BSJXM-201303)

李翠萍(1982-)，女，博士，副教授，主要研究方向：新能源發(fā)電與運(yùn)行控制，電動汽車設(shè)計與控制技術(shù).

1005-2992(2017)02-0082-06

TM464；TM615

A

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