AVC在新能源場站的應用與實踐

徐光誠

摘要：隨著我國新能源場站總體建設規(guī)模的進一步加大，其面臨的問題也逐漸增多。新能源電站與傳統(tǒng)電站不同，它的具有不確定性的能源，具有很大的不確定性?；诖?，為了更好的提高電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，新能源電站的AVC系統(tǒng)也就應運而生。本文結合自動電壓控制系統(tǒng)（AVC）在新能源場站中的實際應用情況，對AVC的子站及匯集區(qū)域的應用方式與控制策略進行了簡要論述。

關鍵詞：新能源；AVC；控制；應用

一、新能源場站AVC子站控制技術

1、控制對象：

新能源場站AVC子站的控制范圍是：新能源場站的風機、光伏逆變器等新能源無功調節(jié)設備，升壓站低壓側母線所掛接的SVC/SVG等動態(tài)無功補償設備，以及升壓站主變的有載調壓分接頭。

2、控制目標：

在穩(wěn)態(tài)電壓調整的目標層面，新能源場站AVC子站的控制目標：通過對新能源場站中的風電特性各異的無功調節(jié)設備的協(xié)調控制，在保證風機和光伏逆變器機端電壓正常前提下追隨省調AVC主站下發(fā)的高壓側母線電壓調節(jié)指令， 滿足調度主站的電壓無功調節(jié)要求。

在動態(tài)無功儲備的目標層面，新能源場站AVC子站的控制目標是：接收省調AVC主站下發(fā)的動態(tài)無功儲備要求，在電壓合格的基礎上，通過協(xié)調控制場站內動態(tài)-靜態(tài)無功設備，使得場站具有上級要求的動態(tài)無功儲備，以應對故障等異常擾動情況。

3、控制周期：

新能源場站AVC子站對場站內無功設備的控制周期為10～30秒，新能源場站內的AVC子站以10～30秒為周期進行控制，及時發(fā)現(xiàn)新能源場站內風機、光伏逆變器機端電壓異常情況，以及高壓側并網(wǎng)點母線電壓的目標偏離情況，快速響應并消除有功間歇變化造成的電壓波動。

4、新能源場站AVC子站控制目標：

新能源場站AVC子站全場電壓無功控制目標為：以本場站高壓側母線電壓為控制目標，同時兼顧風機或光伏陣列機端電壓在合格的范內，并最大化SVC/SVG快速無功設備的動作裕度，應對電壓異常變化。

（1）監(jiān)控并維持風機或光伏陣列機端電壓在合格范圍內。

若出現(xiàn)風機或光伏機端電壓臨近越限，將執(zhí)行校正控制，首先利用該風機或光伏本身及鄰近機組的無功出力將其電壓拉回。若風機或光伏無功調節(jié)能力不夠，將采用SVC設備進行調節(jié)。

（2）跟隨主站下發(fā)的對高壓母線的電壓控制目標。

在滿足控制目標（1）的基礎上，AVC子站接收調度主站下發(fā)的高壓側母線電壓控制目標，并控制場內的風機或光伏和其它無功電壓設備，實現(xiàn)該控制目標；當與調度主站通信中斷時，能夠按照就地閉環(huán)的方式，按照預先給定的高壓側母線電壓的運行曲線進行控制。

（3） 維持場內無功平衡，并保留合理的動態(tài)無功儲備。

在滿足目標（1）、（2）的基礎上，AVC子站系統(tǒng)能平衡場內無功流動，避免多臺SVC/SVG之間或機組之間出現(xiàn)不合理的無功環(huán)流。同時，在電壓合格的基礎上，AVC子站接收調度主站下發(fā)的動態(tài)無功儲備目標，能使用風機、光伏逆變器等設備的靜態(tài)無功去置換出SVC/SVG設備的動態(tài)無功，使SVC/SVG設備保持有較大的動態(tài)無功儲備，為應對電壓異常和故障情況變化做好準備。

5、新能源場站AVC子站控制策略：

新能源場站AVC子站的新能源場站內無功電壓控制策略按優(yōu)先級考慮如下：

具備對場站內無功調節(jié)能力的評估功能，可以實時計算當前場站內總的無功調節(jié)能力，以及動態(tài)無功補償裝置總的動態(tài)無功調節(jié)能力，并將無功調節(jié)能力上送調度主站。

具備對每臺新能源機組機端電壓的監(jiān)控功能，當單臺新能源機組機端電壓異常時，可以通過控制新能源機組無功進行校正。

在電壓校正時，優(yōu)先使用快速無功調節(jié)設備進行校正，使得新能源機組電壓在最短時間內進入合格正常的范圍內。

具有追隨高壓側并網(wǎng)點母線電壓調節(jié)要求的能力，響應上級調度中心給出的并網(wǎng)點母線電壓調節(jié)指令，從而達到新能源區(qū)域的總體電壓控制目標。

在進行電壓調節(jié)時，優(yōu)先考慮風機、光伏逆變器的無功調節(jié)，以其自身的無功調節(jié)能力進行基礎的無功支撐，以SVC/SVG等動態(tài)無功設備進行精細調節(jié)。

在電壓滿足控制要求的前提下，實現(xiàn)新能源場站內部無功優(yōu)化控制。優(yōu)化新能源場站無功的內部分布，用風機、光伏逆變器的無功去置換 SVC/SVG設備的無功，使SVC/SVG設備達到調度中心下發(fā)的動態(tài)無功儲備。

二、新能源匯集區(qū)域AVC控制技術

1、新能源匯集區(qū)AVC控制目標

在穩(wěn)態(tài)電壓調整的目標層面，AVC對新能源匯集區(qū)的控制目標是：通過對新能源匯集區(qū)域的風電場、光伏電站以及匯集變電站的協(xié)調控制，控制保證新能源匯集區(qū)域的電壓穩(wěn)定運行；當匯集區(qū)新能源無功調節(jié)能力不足時，協(xié)調控制匯集區(qū)內或近區(qū)的水/火電廠，對新能源匯集區(qū)進行電壓支撐。

在動態(tài)無功儲備的目標層面，AVC對新能源匯集區(qū)域的運行方式進行監(jiān)視和計算，給出每個區(qū)域當前的動態(tài)無功調節(jié)能力并上送網(wǎng)調AVC，供網(wǎng)調AVC進行動態(tài)無功儲備評估；同時AVC接收網(wǎng)調AVC下的各區(qū)域發(fā)動態(tài)無功儲備要求，將動態(tài)無功儲備分解到各個新能源場站和新能源匯集站；對新能源匯集站的動態(tài)無功儲備調整由省調AVC直控完成，對新能源場站的動態(tài)無功儲備要求則下發(fā)到各個新能源子站。

2、新能源匯集區(qū)AVC控制策略

（1）實時接收新能源匯集區(qū)內各場站AVC子站上送的當前總無功調節(jié)能力（可增減總無功）以及動態(tài)無功調節(jié)能力（可增減動態(tài)無功），并量形成新能源場站的等值調節(jié)模型。

（2）通過電網(wǎng)無功優(yōu)化計算，給出各新能源匯集區(qū)的中樞母線的電壓控制目標，在滿足新能源電壓安全穩(wěn)定運行的基礎上兼顧經(jīng)濟性。

（3）對每個新能源匯集區(qū)構造協(xié)調二級電壓控制模型（CSVC），計算區(qū)域中各風電場、光伏電站控制母線的電壓調節(jié)指令，以實現(xiàn)區(qū)域中樞母線的電壓控制目標值，指令計算和下發(fā)周期為5分鐘

（4）協(xié)調二級電壓控制中，在實現(xiàn)區(qū)域中樞母線電壓目標同時需要同時兼顧區(qū)域中各新能源場站無功出力的均衡性，區(qū)域中各場站無功出力負載率應基本一致。

（5）實現(xiàn)新能源匯集站無功設備與區(qū)域內新能源場站無功設備的協(xié)調控制，協(xié)調原則為。

當新能源匯集區(qū)域內全部無功資源均用盡仍不能滿足電壓運行要求時，省調AVC應考慮調節(jié)新能源匯集區(qū)內或近區(qū)內的水/火電廠的發(fā)電機無功，以支撐新能源匯集區(qū)域中樞母線的電壓。

上述協(xié)調控制策略可以概括為，當新能源區(qū)域發(fā)出有功功率時，盡量采用新能源自身的無功調節(jié)能力進行補償；當新能源區(qū)域發(fā)出的有功功率降低或為零時，其無功補償也相應較少至0，從而避免了無功過剩引起的區(qū)域電壓失穩(wěn)。

3、匯集區(qū)AVC控制的實現(xiàn)

新能源匯集區(qū)域的控制由省調AVC主站實現(xiàn)，為了實現(xiàn)該功能，省調AVC主站應具備如下功能：

（1）應建立新能源匯集區(qū)各級變電站、新能源場站的電網(wǎng)模型，應建立新能源場站低壓側母線所掛接的SVC/SVG模型，以及新能源場站低壓側母線所帶風機、光伏逆變器的等值調節(jié)模型。

（2）應采集新能源匯集區(qū)各級變電站、新能源場站的運行狀態(tài)，包括新能源場站低壓側母線所掛接的SVC/SVG的無功值，以及新能源場站低壓側母線所帶風機、光伏逆變器的等值機有功無功值。

（3）應采集新能源場站AVC子站上送的子站運行狀態(tài)和靜態(tài)、動態(tài)無功調節(jié)能力。

（4）應能向新能源匯集區(qū)中的變電站下發(fā)電容、抗器開關遙控指令、主變分頭遙調指令、SVC/SVG無功遙調指令；應能向新能源場站下發(fā)母線電壓遙調指令。

三、結語

AVC系統(tǒng)的應用對維護電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行起著積極作用，隨著科學技術的發(fā)展，新能源會不斷發(fā)展，而處于越來越重要的地位。通過實際應用證明，AVC系統(tǒng)配置靈活，控制準確，對電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行起到了積極作用。