青海省某光伏汇集站并网潮流计算及稳定分析

青海省某光伏汇集站并网潮流计算及稳定分析

孙博许永龙高少峰雷有斌

（1、青海天润电力设计院有限公司；2、中利腾晖共和光伏发电有限公司；3、国网海北供电公司；4、国网海北供电公司）

摘要：针对青海省分布光伏发电规模大、并网条件好的特点，在青海省海西地区模拟某光伏汇集站接入电网进行仿真实验，通过电力系统分析程序（PSASP)研究光伏汇集站并网后的潮流分布，并对系统的稳定行进行分析，并依据计算出的相关参数对设备的选型提供帮助，探索了进行光伏汇集站设计的考虑因素和分析方法。

关键词：分布式光伏电站、潮流计算、无功补偿。

一、引言

1、发展现状

青海省太阳能资源丰富，年日照平均数为2315～3521小时，日照百分率为53%～81%，全省年太阳能辐射量为6700MJ∕m2，折标煤1623亿吨；广袤的荒漠、规模化的光伏制造产业以及良好的并网条件，具有光伏发电产业发展的优越条件。青海省近年大力发展分布式光伏发电，截止2015年底，光伏发电并网容量达到484万千瓦，位居全国第二。

2、发展前景

国家领导人在巴黎全球气候变化大会上郑重承诺，2030年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降60%～65%，非化石能源占一次能源消费比重达到20%左右。推动能源发展革命已成为全球共识，青海省打造海西、海南两个千万千瓦级清洁能源基地，推进“一横两纵两直流”特高压输电通道规划。这些都为光伏发电提供了良好的政策支持和电网支撑，前景十分广阔。

3、光伏发电概况

青海省主要以分布式光伏为主，分布在海南州塔拉滩以及海西柴达木、格尔木、德令哈等地。由于地域广阔，光伏并网一般通过110千伏输电线路接入330千伏汇集站，汇集站升压后进行远距离传输，就地消纳以外的发电容量通过750千伏输电通道输送到东部城市进行消纳。海南州塔拉滩目前通过330千伏输电线路进行输送。远期考虑通过±1100千伏特高压外送通道进行打捆外送。

二、潮流计算和稳定分析

（一）潮流计算

分布式光伏发电(DistributedGeneration,DG)接入电网使得原来的放射状无源网络变为分布有中小型电源的有源网络，对电网潮流和稳态电压分布都产生巨大影响。本次接入电网的分布式光伏汇集站设定为A汇集站，计算水平年为2020年，功率基准值为600MVA，基准电压为额定电压，系统总负荷为1150MVA。

海西地区系统包括3处发电厂、3个750kV变电站，20个330kV变电站,1个汇集站。使用PSASP进行潮流计算，根据计算结果（下图1）进行光伏汇集站接入系统分析。

（二）稳定计算

1、稳定分析原则

功角稳定：故障后在同一系统中的任意两台机组相对角度摇摆曲线呈同步减幅震荡；

电压稳定：动态过程中最低电压回升，并且不产生增幅振荡，中枢点或某一地区的电压持续低于0.8pu的时间不超过50周波。故障清除后，主要枢纽变电站的母线电压能够恢复到运行允许范围。

频率稳定：单相瞬时性接地故障在0.7秒重合成功后，频率偏差≤±0.2。

2、计算方式：

采用全网水电大发、海西地区格尔木火电与格尔木东区光伏同时满发的极限方式。

3、计算结果：

A汇集站～柴达木线路任一侧发生三相永久性故障，系统均能保持稳定运行。

2、短路计算

根据A汇集站母线短路电流，可见330千伏、110千伏、35千伏设备开断容量应分别按照50kA、40kA、1.5kA选择。

3、无功补偿

A汇集站装设动态无功的必要性

随着光伏电站出力的增加，光伏电站所配置的无功补偿装置按照无功功率控制时，相关母线电压变化幅度比较大，相关330千伏母线电压变化幅度达到了0.3pu；按照电压控制时，各母线电压变化幅度比较小，变化幅度都可以控制在0.01pu以内。

目前海西电网线路普遍较长、充电功率大，系统负荷小，夜晚小负荷光伏零出力时电压较高。白天负荷较大，光伏出力增加，电压降低。针对夜间高电压问题，只能依靠个别变电站低抗的频繁投切来维持电压水平。随着光伏并网容量增加，该问题更加突出，因此为维持电压的合理水平，并避免变电站低抗频繁投切，配合A汇集站主变的建设，在主变低压侧加装动态无功补偿装置。

无功补偿容量计算

本文从A汇集站无功平衡及地区调压的角度来确定A汇集站无功补偿容量。

无功平衡分析

（3）低压侧无功补偿的目的

补偿主变压器无功损耗；

向中压侧电网输送部分无功，以平衡其损耗；

补偿330千伏电网的无功缺额。

结合初期，远期A汇集站主变规模，根据无功分层就地平衡原则，A变感性无功容量缺额约2MVar，容性无功容量缺额约61.2MVar。

电压波动计算

计算原则

计算过程中负荷水平、配置常规无功的变电站无功容量保持不变，光伏汇集站及用户330千伏升压站的无功补偿装置按照电压控制（设为无功受限的PV节点），光伏电站所配置的无功补偿装置按照无功功率控制。

计算结果

A汇集站单台主变无功配置容量为-2～+60MVar，海西地区光伏满发时，柴达木330kV母线电压为344.5kV，光伏停发时由于750kV线路输送功率变轻，地区电网电压抬升，柴达木330kV母线电压升为353.7kV，电压波动达到2.79%，A汇集站感性无功补偿容量配置不足，需增加感性无功补偿容量。

A汇集站单台主变无功配置容量为-18～60Mvar，海西地区光伏零发时，柴达木330千伏母线电压由之前的353.7kV降为352.lkV电压波动为2.48%，可以满足运行要求。

综上，在柴达木变未加装动态无功补偿装置之前，为满足地区电网调压要求，A汇集站单台主变无功配置容量应按-18～60Mvar进行配置。

三、结束语

本文利用PSASP电力系统分析程序对A汇集站接入海西电网进行仿真计算，得到了正常运行下的潮流分布，并进行稳定分析，一是通过单一故障稳定计算从功角、电压、频率方面分析系统的稳定性；二是依据短路计算数据，进行设备开断容量选择；三是根据无功补偿计算，分析满足运行要求的无功补偿配置。

参考文献

[1]陈珩.电力系统稳态分析.中国电力出版社.2007.

[2]国家电网公司.国家电网安全稳定计算技术规范.中国电力出版社.2011.