光伏电站运行时SVG未投入运行考核多少?

核心提示当前,光伏发电正迅猛发展,带来了更加多元化和清洁化的电力来源,但是同时也给电力系统带来了无功潮流、电压波动等许多新问题。光照强度、温度变化等通过影响电池板发电量而引起电网电压波动,光伏电站的容量逐渐增大,会影响到电网运行的稳定性,大型光伏电

当前,光伏发电正迅猛发展,带来了更加多元化和清洁化的电力来源,但是同时也给电力系统带来了无功潮流、电压波动等许多新问题。光照强度、温度变化等通过影响电池板发电量而引起电网电压波动,光伏电站的容量逐渐增大,会影响到电网运行的稳定性,大型光伏电站必须具备一定的低电压穿越能力。

SVG是一种静止型动态无功补偿装置。通过调节电压的幅值和相位,或者控制交流侧电流,迅速吸收或者发出所需的无功功率,实现快速动态调节无功的目的,保障电力系统稳定、高效、优质地运行,而且可以进行跟踪补偿。

一:FGSVG如何构成的

新风光高压动态无功补偿装置,简称FGSVG。

光伏行业为什么需要SVG电站利用SVG可以实现快速响应等多种功能。恒电压控制功能,可以把电压控制在范围之内;恒功率因数控制功能,能实现恒无功功率控制;AVC控制,具有与后台通讯的功能。

光伏电站需要多大的SVG在国标中有具体要求,一般光伏电站配置的无功容量为电站容量的25%,再加上5%的浮动,就是20%-30%。

FGSVG整机电路拓扑结构为级联H桥结构,不同电压等级和主电路拓扑级联不同的单元个数。

目前产品示意图

o功率单元的组成

功率单元是SVG当中最重要的一个部件,一般分四部分。

1FGSVG的核心是基于IGBT的链式逆变器,每相由多个功率单元串联组成;

2单元控制采用多电平空间矢量PWM技术,抗干扰能力强,可靠性高;

3每个功率单元的结构、电气性能一致,可以互换 ;

4单元故障时,可以将故障单元旁路,保证装置连续运行;

oSVG结构组成

SVG产品结构组成一般是三部分:控制柜,功率柜,电抗柜。

整体三部分

控制柜

控制柜内部上部分示意图

上边是控制箱,控制箱主要采用的挡板设计,主控制板和分相控制板,相互配合控制SVG承启的性能,响应时间达到五毫秒之内。

控制柜内部下部分示意图

控制柜下部主要有西门子PLC,高精度传感器采集现场模拟量,优质开关电源等。

功率柜

功率柜,主要是功率单元,里面是IGBT,采用的是国际知名品牌,使用寿命比以前延长了五倍以上。优质电容通过了TUV认证。

电抗柜

电抗柜在SVG当中,一个是滤波的控制,一个是通过控制两端的电压实现SVG的控制。

o系列产品规格型号

有三个产品,可以选择功率、电压等级以及SVG容量。有6千伏,10千伏,35千伏的产品。且35千伏的产品进入了国家火炬计划。380V、6kV、 10kV、35kV户内以及户外全系列安全可靠的外壳可接地设计, 可以保障现场操作人员的人身安全。

二、FGSVG的特性及技术优势如何

1、响应快。第三方评估报告是35毫秒左右的响应时间。

2、可并机扩展容量。采用高速石英光线,可实现多台整机并联主从运行。公司内部测试,并联五台以内没有问题。

3、外形小,结构紧凑。所有功率单元的电气、结构、软件完全相同,安装与维护简单,工作量小。高强度、高性能绝缘模具件一次成型,在满足爬电距离与电气间隙的基础上,尽量压缩体积,为客户节省大量空间。采用双链接级联共单元结构,大幅度降低功率单元总体体积。采用背挂电容方式,提高单元安装灵活度。

4、低载波设计,运行效率高。载波频率降至500Hz,在保证电流质量的基础上,大幅度降低损耗。测量装置最大损耗不超过08%,经过第三方认证。可滤波,可平衡补偿。有母线电压,系统电流,负荷电流,SVG的补偿电流,丰富通信接口,RS485、CAN、以太网、GPRS。支持电力系统常用通信协议,Modbus-RTU、Profibus、CDT91、IEC104等,可实现上级AVC控制。

5、互联网+技术。通过这个接口可以和互联网连在一起。高速光纤通信连接(AVAGO光纤座+高速石英光纤)。可实现多台整机并联主从运行,便于达到应用业主无功补偿扩容的需求,真正解决客户的后顾之忧。

6、彩色屏中英文人机交互界面。有中英文两种语言显示,采用台湾知名品牌威纶通人机界面,采用先进的人机交互技巧,实现设备启停等操作的自由控制。

7、级联载波移相技术,提高输送波形质量。随着级联单元数增多,电压台阶数回增大,波形与正弦波的拟合度越高,波形质量会越好。

8、扩快化设计,可实现单元通用。所有的功率单元的电器,结构,软件完全相同,安装与维护简单,工作量小。产品种类达到180多种,即用四种单元可组合出180多种产品。

9、开机自检功能,提高电站一次并网率。光伏电站并网一般需要业主在电力公司的监督下进行,并网调试过程越短越能够体现出产品的稳定性和对现场的适应性,FGSVG特有的开机自检功能大幅度降低了调试难度,提高了整机调试进度。

10、SVG的工作模式有绿色光伏电站模式、恒考核点功率因数模式等。

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低电压穿越的穿越要求

低电压穿越:当电网故障或扰动引起风电场并网点的电压跌落时,在电压跌落的范围内,风电机组能够不间断并网运行。对于光伏电站当电力系统事故或扰动引起光伏发电站并网电压跌落时,在一定的电压跌落范围和时间间隔内,光伏发电站能够保证不脱网连续运行。

什么是低电压穿越麻烦告诉我

对于风电装机容量占其他电源总容量比例大于5%的省(区域)级电网,该电网区域内运行的风电场应具有低电压穿越能力。右图为对风电场的低电压穿越要求。

a) 风电场内的风电机组具有在并网点电压跌至20%额定电压时能够保证不脱网连续运行625ms的能力;

b) 风电场并网点电压在发生跌落后2s内能够恢复到额定电压的90%时,风电场内的风电机组能够保证不脱网连续运行。 对于电网发生不同类型故障的情况,对风电场低电压穿越的要求如下:

a) 当电网发生三相短路故障引起并网点电压跌落时,风电场并网点各线电压在图中电压轮廓线及以上的区域内时,场内风电机组必须保证不脱网连续运行;风电场并网点任意线电压低于或部分低于图中电压轮廓线时,场内风电机组允许从电网切出。

b) 当电网发生两相短路故障引起并网点电压跌落时,同理。

c) 当电网发生单相接地短路故障引起并网点电压跌落时,风电场并网点各相电压在图中电压轮廓线及以上的区域内时,场内风电机组必须保证不脱网连续运行;风电场并网点任意相电压低于或部分低于图中电压轮廓线时,场内风电机组允许从电网切出。 对于百万千瓦(千万千瓦)风电基地内的风电场,其场内风电机组应具有低电压穿越过程中的动态无功支撑能力,要求如下:

a) 电网发生故障或扰动,机组出口电压跌落处于额定电压的20%~90%区间时,机组需通过向电网注入无功电流支撑电网电压,该动态无功控制应在电压跌落出现后的30ms内响应,并能持续300ms的时间。

b) 机组注入电网的动态无功电流幅值为:K(10-Vt)In。 In为机组的额定电流;Vt为故障区间机组出口电压标幺值;Vt=V/Vn,其中V为机组出口电压实际值,Vn为机组的额定电压,K≥2。 据国家电力监管委员会2011年第四号《风电安全监管报告》统计,仅2011年一年,我国发生规模超过10万千瓦的风电机组脱网事故193次,超过50万千瓦的大型事故12次。风电机组脱网事故给电网安全稳定运行和可靠供电带来很大风险,同样也使风电场业主遭受电量损失。

据事故调查分析,部分并网运行的风电机组不具备低电压穿越能力,且故障期间未能有效地提供动态无功支撑,是造成风电大规模脱网的主要原因之一。当风电场不具备低电压穿越能力,电力系统发生扰动故障导致大量风电机组被切除时,系统潮流会发生严重转移,电网电压和频率均受到影响,不利于系统的稳定运行。

为维持电力系统的安全稳定运行和保证风电场并网安全,对风电场提出低电压穿越的要求是必要的。低电压穿越要求是电力系统功率平衡与频率稳定的需要,也是局部电网电压稳定及电压恢复的需要。

为什么需要低电压穿越

低电压穿越能力是当电力系统中风电装机容量比例较大时,电力系统故障导致电压跌落后,风电场切除会严重影响系统运行的稳定性,这就要求风电机组具有低电压穿越(Low Voltage Ride Through,LVRT)能力,保证系统发生故障后风电机组不间断并网运行。

风电机组应该具有低电压穿越能力:

a)风电场必须具有在电压跌至20%额定电压时能够维持并网运行620ms的低电压穿越能力; b)风电场电压在发生跌落后3s内能够恢复到额定电压的90%时,风电场必须保持并网运行; c)风电场升压变高压侧电压不低于额定电压的90%时,风电场必须不间断并网运行。

低电压穿越的解决方法

因为火电或水电是可控发电能源,机组本身有励磁调节系统,维持机端电压稳定。而风是不可控能源,风机多是异步或永磁式发电机,机组本身无励磁调节系统,发电机、变压器等设备都要消耗无功。当电网事故,系统电压降低,风机无调节励磁功能,来支持电网电压恢复,反而因电压降低(09-085)Ue,低电压保护动作而跳闸,当大量机组跳闸,势必会因线路充电功率、无功消耗设备减少使系统电压升高,很多风机又会因过电压(11-115)Ue跳闸,使事故扩大。因此国网要求风机在电压降低20%-90%继续运行2S不脱网运行,并提供无功支持,支持电网电压恢复。

需要改动控制系统,变流器和变桨系统。我国的标准将是20%电压,625ms,接近awea(american wind energy association)[美国风能协会]的标准。

针对不同的发电机类型有不同的实现方法,最早采用也是最普遍的方案是采用CROWBAR,有的已经安装在变频器之中,根据不同的系统要求选择低电压穿越能力的大小,即电压跌落深度和时间,具体要求根据电网标准要求。

风电制造商采用得较多的方法,其在发电机转子侧装有crowbar电路,为转子侧电路提供旁路,在检测到电网系统故障出现电压跌落时,闭锁双馈感应发电机 励磁变流器,同时投入转子回路的旁路(释能电阻)保护装置,达到限制通过励磁变流器的电流和转子绕组过电压的作用,以此来维持发电机不脱网运行(此时双馈 感应发电机按感应电动机方式运行)。也就是在变流器的输出侧接一旁路CROWBAR,先经过散热电阻,再进入三相整流桥,每一桥臂上为晶闸管下为一二极 管,直流输出经铜排短接当低电压发生后,无功电流均有加大,有功电流有短时间的震荡,过流在散热电阻上以热的形式消耗,按照不同的标准,能坚持的时间要 根据电压跌落值来确定。当然,在直流环节上也要有保护装置详细就不讨论。FRT的实物与可供大家参考。但是大家所提到的FRT只是老式的,新式是在直流环节有保护装置,但输出侧仍是无源CROWBAR。

crowbar触发以后,按照感应电动机来运行,这个只能保证发电机不脱网,而不能向电网提供无功,支撑电网电压。LVRT能提供电网支撑的风机很少,这个是LVRT最高的level。德国已经制定标准了。最后还是得增加转子变频器的过流能力。

 
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