新风光：让光伏电站不再脱网

 编者按：无功补偿，在电子供电系统中起提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。

2011年，甘肃敦煌、酒泉等地风电机组脱网频繁，造成严重的经济损失。更重要的是让外界对可再生能源发展打上了大大的问号。受此影响，这几年风电行业饱受“弃风”之苦，企业生存环境恶劣。为避免光伏行业同样出现类似情况，逆变器厂商在现在的产品中大都采用了无功补偿装置。

本期《光能》请来了业内领先的无功补偿装置制造商新风光的技术总监胡顺全先生，请他给我们讲讲无功补偿装置的原理和特点。
《光能》：首先请介绍新风光在新能源及光伏行业的业务布局。
胡顺全：我们公司积极响应国家制定的发展可再生能源的方针、政策，产品在光伏、风电等新能源领域得到大力推广和应用。新风光依据在变频行业多年积累的技术和经验，开发了在新能源行业必不可少的设备-高压动态无功补偿（SVG）。目前新风光的无功补偿设备从2008年在现场运行以来已经近6年了，没有出现过质量事故，充分证明了产品的高可靠性。目前我司产品在山东、青海、甘肃、新疆等地的光伏电站现场都有在运行。

《光能》：无功补偿对于逆变器和光伏电站的意义是什么？请您就敦煌风电脱网和其它一些案例，说明风能和光伏如果不采用无功补偿，会出现哪些严重的问题？
胡顺全：我们通过分析敦煌风电脱网事件，不难发现其中一个重要的原因就是因为风电机组普遍不具备低电压穿越能力，个别风电场发生故障引起电压跌落导致附近风电机组大批同时脱网，是集中脱网事故频发的直接原因；风电场动态无功补偿设备仅投入容性部分（ＦＣ滤波支路）或未投入，使得电力系统电压大幅度升高，导致大量风电机组高电压脱网，是事故扩大化的主要原因。我们现在做一个假设，如果风电场投入的无功补偿设备不是电容部分（ＦＣ滤波支路），而是具有低电压穿越功能的SVG，那么这一场惊动行业的事故就可以避免。同样光伏行业一样具有相应的脱网风险，也需要配置SVG来稳定电网的可靠运行。

《光能》：低电压穿越能力已经成为逆变器的一项标准，请您解释下是如何通过SVG装置做到的？
胡顺全：我们公司的FGSVG是通过控制系统实时监测网侧的母线电压，当母线电压小于正常范围时，FGSVG设备按照低电压穿越曲线迅速发送容性无功，直至发到设备的额定功率，是网侧母线电压维持一个比较合理的电位，保证系统的可靠、稳定运行。

《光能》：请您介绍下相对传统的LC滤波回路，SVG的发展历程和优势。
胡顺全：FGSVG系列产品是目前国内外较为先进的无功补偿装置，这种基于电压型PWM变流器的补偿装置实现了无功补偿方式质的飞跃。它不再采用大容量的电容、电感器件，而是通过电力电子器件的高频开关实现无功能量的变换。从技术上讲，FGSVG系列产品较传统的无功补偿装置有如下优势：
（1）响应速度更快
FGSVG系列产品响应时间：≤5ms。
传统无功补偿装置响应时间： ≥40ms。
FGSVG系列产品可在极短的时间之内完成从额定容性无功到额定感性无功的相互转换，这种无可比拟的响应速度完全可以胜任对冲击性负荷的补偿。

（2）谐波治理
FGSVG系列产品不仅不产生谐波，而且同时具备谐波治理功能，在动态无功补偿的同时，可对谐波进行滤除。而SVC中TCR在补偿无功功率同时产生大量谐波，导致TCR必须与大容量滤波器同时使用。

（3）电压闪变抑制能力更强
SVC受到响应速度的限制，其抑制电压闪变的能力不会随补偿容量的增加而增加，而FGSVG系列产品由于响应速度极快，增大装置容量可以继续提高抑制电压闪变的能力。

（4）运行范围更宽，具有低电压穿越功能
FGSVG系列产品能够在额定感性无功到额定容性无功的范围内工作，所以比SVC的运行范围宽很多。更重要的是，在系统故障或电压变低时，FGSVG系列产品能够满足IEC低电压穿越标准要求。

（5）补偿功能多样化
FGSVG系列产品具有恒装置无功功率模式、恒系统侧功率因数模式、恒系统侧电压模式、恒考核点无功功率模式、负载补偿模式等模式，能够根据用户实际需要，对负荷进行无功功率补偿、谐波电流补偿、负序电流补偿、综合补偿等。

（6）占地面积小
由于无需高压大容量的电容器和电抗器做储能元件，FGSVG系列产品的占地面积通常只有相同容量SVC的50%。
《光能》：公司的产品特性有哪些？同时请介绍业务拓展情况。
胡顺全：易操作、高性能、高可靠性的FGSVG系列产品为满足用户对提高输配电电网的功率因数、治理谐波、补偿负序电流的迫切需求做出相应设计，具有以下特点：
● 模块化设计，安装、调试、设定简便。
● 动态响应速度快，响应时间≤5ms。
● 在补偿容量足够的前提下，输出电流谐波（THD）≤3%。
● 多种运行模式极大的满足用户需求，运行模式有：恒装置无功功率模式、恒考核点无功功率模式、恒考核点功率因数模式、恒考核点电压模式、负载补偿模式，目标值可实时更改。
● 实时跟踪负荷变化，动态连续平滑补偿无功功率，提高系统功率因数，实时治理谐波，补偿负序电流，提高电网供电质量。
● 抑制电压闪变，改善电压质量，稳定系统电压。
● 设备结构紧凑，占地面积小。
● 主电路采用IGBT组成的H桥功率单元链式串联结构,每相由多个相同功率单元组成，整机输出由PWM波形叠加而成的阶梯波，逼近正弦，经输出电抗滤波后正弦度良好。
● FGSVG采用冗余性设计和模块化设计，满足系统高可靠性的需求。
● 保护功能齐全，具有过压、欠压、过流、单元过热、不均压等保护，并能实现故障瞬间的波形录制，便于确定故障点，易维护，运行可靠性高。
● 人机界面友好显示，对外通讯提供了RS485等接口，采用标准Modbus通讯协议。除具有实时数字量及模拟量的显示、运行历史事件记录、历史曲线记录查询、单元状态监控、系统信息查询、历史故障查询等功能外，还具有送电后系统自检、一键开停机、分时控制、示波器（AD通道强制录波）、故障瞬间电压/电流波形记录等特色功能。
● FGSVG设计包含与FC配合使用的接口，实现定补和动补的有效结合，为用户提供更经济，更灵活的补偿方案。
● 投切时无暂态冲击，无合闸涌流，无电弧重燃，无需放电即可再投。
● 与系统连接时，不需要考虑交流系统相序，连接方便。
● 可并联安装，极易扩展容量。并机运行使用光纤通讯，通讯速度快，能够完好的满足实时补偿的要求。

FGSVG系列产品可广泛应用于石油化工、电力系统、冶金、电气化铁路、城市建设等行业中，为各种异步电动机、变压器、晶闸管变流器、变频器、感应炉、电弧炉、照明设备、电力机车、提升机、起重机、冲压机、风力发电机、电焊机、轧钢机、电阻炉、石英熔炼炉等设备提供高质量、高可靠性的无功补偿的解决方案。
（1）石油、化工、矿山、码头、重型工业：
a稳定供电电压;
b给较多中低压电机供电的变电站集中补偿;
c大型电机的无功就地动态补偿;
d对各类粉碎机、破碎机、球磨机进行无功集中补偿;
e减少牵引传动装置的无功波动与谐波;
f大型起重机设备、船闸控制系统、锻造设备等的集中补偿;

（2）钢铁、冶金：
a提高功率因数降低无功损耗;
b降低电压波动，抑制闪变，提高生产效率;
c滤除谐波，保障设备安全;
d平衡负序;

（3）城市配网及农网供电:
a提高功率因数降低无功损耗;
b解决波动性负荷产生的电压波动与闪变;
c稳定受电末端电压;
d适合对多个用户的无功与谐波集中补偿，尤其冲击型负荷较多的场合;

(4)新能源接入:
a控制风电、光伏发电设备电源接入点无功，防止无功倒送;
b稳定电网电压，减少发电功率波动造成的电压波动;
c维持接入点电压，提高低电压穿越能力;

(5)电气化铁道及城市轨道交通行业;
a牵引供电系统的无功与谐波综合治理，改善电能质量，提高牵引能力，节能降耗;
b平衡机车负荷产生的负序电流。

《光能》：未来新风光在SVG方面的研发和市场拓展计划？
胡顺全：我们公司的SVG在现有产品电压等级6kV、10kV、27.5kV、35kV、35kV降压式户内产品以及以上电压等级户外产品的基础上，提高现有产品的功能和性能使之能够更好的适应现场，给客户带来更佳的用户体验和更高的用户价值，继续保持国内同行业一流水平的地位。

文章作者：曹宇