高压动态无功补偿装置在光伏电站的应用与分析

1. 引言

日益严峻的能源危机与人们环保意识的逐步增强，使得太阳能光伏产业得到快速发展。加速光伏发电的应用，有助于优化能源供给体系，为构建稳定、经济、清洁的电力系统奠定基础。青海水利水电集团格尔木一期20MW光伏电站的如期并网发电，为省属国企投资建设新能源项目积累了宝贵经验，也体现了省级企业在积极推动绿色发展中的典型示范与正向引领作用。

2. 项目概况

格尔木一期20MW光伏电站由青海水利水电集团投资建设，项目位于格尔木光伏产业园，占地面积约51万平方米，总投资约3.2亿元。总发电容量20MW，接入系统电压等级35kV，采用平板固定式组件阵列共安装230瓦多晶硅板87080块。电站分为20个发电单元，配置40台500kW逆变器、20台35kV/1250kVA升压变压器、2台35kV/250kVA站用变、10面35kV高压开关柜、1套5MW动态无功补偿SVG设备、780米35kV送出线路，以及配套的继电保护、自动化装置、光功率预测、通信、计量、计算机监控等设备。电站设计年发电量3135万千瓦时，由信息产业电子第十一设计研究院有限公司设计，江西赛维LDK光伏工程有限公司以EPC总承包方式建设，2011年8月15日开工，2011年12月25日通过青海省发改委组织的工程竣工预验收，单位工程验收合格率100%。

3. 同鼎TDSVG-C5.0/10高压动态无功补偿装置

青海水利水电集团格尔木光伏电站选配我司TDSVG-C5.0/10高压动态无功补偿装置对电站进行优化，以下就该新型电力系统用SVG设备作具体介绍：

3.1 装置特点

• 安装便捷，设置调试简单
• 动态响应速度快，响应时间小于1ms
• 补偿容量充足时输出电流谐波(THD)≤3%
• 实时跟踪负荷变化，动态连续平滑补偿无功
• 主电路采用IGBT构成的H桥功率单元链式串联结构

3.2 工作原理

在交流电路中，电压与电流的相位存在三种情况：纯电阻特性时相位相同；感性负载时电压相位超前；容性负载时电压相位滞后。如图1所示，其基本原理是通过自换相桥式电路经变压器或电抗器并联在电网上，通过调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位，或者直接控制交流侧电流，使电路吸收或发出满足要求的无功电流，实现动态无功补偿目的。

3.3 系统结构

SVG主电路采用链式逆变器拓扑结构，Y型接法，10kV装置每相由12个单元串联组成，6kV装置每相由8个单元串联组成，运行模式为N+1模式。

4. 青海水利水电集团20MVA光伏电站SVG运行分析

项目总装机容量20MWp，共安装500kW并网逆变器40台。并网逆变器交流输出电压0.3kV/0.27kV，经升压变压器升压至35kV后，通过汇集送至中海洋110kV变电站35kV出线间隔。

为满足正常运行需求，电站配置了河北同鼎电气生产的TDSVG-C5.0/10型5MVar动态无功补偿装置，经升压10kV/35kV变压器后接入现场35kV电网。

装置投运后运行正常，满足光伏电站无功补偿装置要求并顺利通过验收，具有以下运行特点：

• 设计合理，安装便捷
• 操作简单，观测方便
• 功率因数稳定可调
• 提升电网电能质量
• 能耗低，运行效率达99.97%
• 满足高原环境要求