1 前言

　　目前，全球可再生能源開發(fā)利用規(guī)模不斷擴大，應用成本快速下降，發(fā)展可再生能源已成為全球能源轉(zhuǎn)型及實現(xiàn)應對氣候變化目標的重大戰(zhàn)略舉措，也是我國推進能源生產(chǎn)和消費革命、推動能源轉(zhuǎn)型的重要措施。隨著“一帶一路”國家戰(zhàn)略的不斷推進，中國積極與“一帶一路” 沿線國家，開展推動水電、核電、風電、太陽能等清潔、可再生能源合作，推進能源資源就地就近加工轉(zhuǎn)化合作， 形成能源資源合作上下游一體化產(chǎn)業(yè)鏈，加強能源資源深加工技術(shù)、裝備與工程服務合作。哈薩克斯坦作為世界上最大的內(nèi)陸國，其經(jīng)濟實力和資源優(yōu)勢在“絲綢之路經(jīng)濟帶”上有著舉足輕重的地位。

　　哈薩克斯坦本國的發(fā)展戰(zhàn)略和內(nèi)外部環(huán)境為中哈兩國新能源合作提供了廣闊發(fā)展空間。對于中哈新能源合作來說，合作的動力來自于共同的外部驅(qū)動力以及國際環(huán)境壓力，在于兩國在資金、技術(shù)、產(chǎn)能、資源和市場等方面的互補性，有利于形成互惠互利的雙贏局面。

　　2 光伏電站現(xiàn)場情況

　　該光伏電站位于哈薩克斯坦國南部地區(qū)，所在區(qū)域內(nèi)太陽能資源豐富，所在地年平均水平面總輻射強度為1653kWh/m2，光照資源非常豐富，地形平坦、地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定，氣象條件、水文地質(zhì)、原材料供應等均滿足光伏電站建設要求，為該光伏電站建設提供有利條件。

　　該光伏電站總裝機容量為63MWp(DC)，采用分塊發(fā)電、集中并網(wǎng)方案，電池組件采用330Wp多晶硅電池組件，水平單軸跟蹤系統(tǒng)。該光伏電站總占地面積約125公頃，共安裝光伏組件191856塊，安裝逆變器50MW(共安裝額定功率為2500kW的逆變器20臺)，該光伏電站通過KEGOC接入哈薩克斯坦電網(wǎng)。

　　建成后預計平均每年可為電網(wǎng)提供電量9776.21萬kWh，按照火電煤耗(標準煤)每度電耗煤305g，與相同發(fā)電量的火電相比，相當于每年可節(jié)約標準煤約29817噸，每年減少排放溫室效應性氣體二氧化碳(CO2)79578 噸。此外還可減少煙塵、SO2、NOX、灰渣的排放。另外本項目還可減少相應的水力除灰廢水和溫排水等對水環(huán)境的污染。用戶光伏電站現(xiàn)場如圖1所示。

　　2 FGSVG-C6.0/35T-O高壓動態(tài)無功補償控制系統(tǒng)

　　該光伏電站項目選用了新風光電子科技股份有限公司生產(chǎn)的FGSVG-C6.0/35T-O(6.0 Mvar /35 kV)型高壓動態(tài)無功補償控制系統(tǒng)，用于光伏電站配套，保障電站可靠運行，設備一次成功投運，達到了預期目的。

　　圖 1 用戶光伏電站現(xiàn)場照片

　　2.1 FGSVG高壓動態(tài)無功補償控制系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢

　　FGSVG系列產(chǎn)品采用現(xiàn)代電力電子、自動化、微電子及網(wǎng)絡通訊等技術(shù)，采用先進的瞬時無功功率理論和基于同步坐標變換的功率解耦算法，以設定的無功性質(zhì)及大小、功率因數(shù)、電網(wǎng)電壓為控制目標運行，動態(tài)的跟蹤電網(wǎng)電能質(zhì)量變化調(diào)節(jié)無功輸出，并能實現(xiàn)曲線設定運行， 提升電網(wǎng)質(zhì)量。FGSVG系列產(chǎn)品是目前國內(nèi)外最為先進的無功補償裝置，這種基于電壓型PWM變流器的補償裝置實現(xiàn)了無功補償方式質(zhì)的飛躍。它不再采用大容量的電容、電感器件，而是通過電力電子器件的高頻開關(guān)實現(xiàn)無功能量的變換。

　　易操作、高性能、高可靠性的FGSVG系列產(chǎn)品為滿足用戶對提高輸配電電網(wǎng)的功率因數(shù)、治理諧波、補償負序電流的迫切需求做出相應設計，具有以下特點：

　　● 模塊化設計，安裝、調(diào)試、設定簡便;

　　● 動態(tài)響應速度快，響應時間≤5ms;

　　● 在補償容量足夠的前提下，輸出電流諧波　(THD)≤3%;

　　● 多種運行模式極大的滿足用戶需求，運行模式有： 恒裝置無功功率模式、恒考核點無功功率模式、恒考核點功率因數(shù)模式、恒考核點電壓模式、負載補償模式，目標值可實時更改;

　　● 實時跟蹤負荷變化，動態(tài)連續(xù)平滑補償無功功率， 提高系統(tǒng)功率因數(shù)，實時治理諧波，補償負序電流，提高電網(wǎng)供電質(zhì)量;

　　● 抑制電壓閃變，改善電壓質(zhì)量，穩(wěn)定系統(tǒng)電壓;

　　● FGSVG電路參數(shù)精心設計，發(fā)熱量小，效率高，運行成本低;

　　● 設備結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小;

　　● 主電路采用IGBT組成的H橋功率單元鏈式串聯(lián)結(jié)構(gòu)，每相由多個相同功率單元組成，整機輸出由PWM波形疊加而成的階梯波，逼近正弦，經(jīng)輸出電抗濾波后正弦度良好;

　　● 自動調(diào)整載波頻率，自適應環(huán)境和功率變化;

　　● 小于0.2A的補償精度;

　　● FGSVG采用冗余性設計和模塊化設計，滿足系統(tǒng)高可靠性的需求;

　　● 功率電路模塊化設計，維護簡單，互換性好;

　　● 保護功能齊全， 具有過壓、欠壓、過流、單元過熱、不均壓等保護，并能實現(xiàn)故障瞬間的波形錄制，便于確定故障點，易維護，運行可靠性高;

　　● 人機界面設計采用windows系統(tǒng)的操作模式，功能菜單以及各種功能按鍵均按照電腦的操作習慣設計。界面友好顯示，對外通訊提供了RS485等接口，采用標準Modbus通訊協(xié)議。除具有實時數(shù)字量及模擬量的顯示、運行歷史事件記錄、歷史曲線記錄查詢、單元狀態(tài)監(jiān)控、系統(tǒng)信息查詢、歷史故障查詢等功能外，還具有送電后系統(tǒng)自檢、一鍵開停機、分時控制、示波器(AD通道強制錄波)、故障瞬間電壓/電流波形記錄等特色功能;

　　● FGSVG設計包含與FC配合使用的接口，實現(xiàn)定補和動補的有效結(jié)合，為用戶提供更經(jīng)濟，更靈活的補償方案。具有4組FC接口控制功能，在控制上可以根據(jù)實際情況設置4組FC支路的投切順序，并實時監(jiān)測FC的故障狀態(tài)，實現(xiàn)了SVG+FC系統(tǒng)的智能控制;

　　● 投切時無暫態(tài)沖擊，無合閘涌流，無電弧重燃，無需放電即可再投;

　　● 采用進口優(yōu)質(zhì)DSP芯片和FPGA芯片，實現(xiàn)了3核控制技術(shù)，其中3片DSP芯片分別處理對外通訊，主控計算， 功率單元控制，三片F(xiàn)PGA配合DSP實現(xiàn)大量的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)交換，基于這種構(gòu)架的產(chǎn)品，整機響應速度達到了容性功率到感性功率突變時間只需要3.7ms;

　　● 與系統(tǒng)連接時，不需要考慮交流系統(tǒng)相序，連接方便;

　　● 可并聯(lián)安裝，極易擴展容量。并機運行使用光纖通訊，通訊速度快，能夠完好的滿足實時補償?shù)囊?。整機擴容簡單易行，特別是改造現(xiàn)場和未生產(chǎn)現(xiàn)場，若SVG投運后發(fā)現(xiàn)功率不能滿足生產(chǎn)要求，可以隨意擴容，不需要將設備完全拆除，只需要更換功率單元即可實現(xiàn)增容，另外在一個現(xiàn)場若有多臺設備，可以十分方便的實現(xiàn)以太網(wǎng)組網(wǎng)，或通過高速光纖實現(xiàn)主從控制。

　　2.2 新風光FGSVG-C6.0/35T-O高壓動態(tài)無功補償控制系統(tǒng)技術(shù)指標

　　新風光FGSVG-C6.0/35T-O高壓動態(tài)無功補償控制系統(tǒng)技術(shù)指標如表1所示。

表 1 新風光 FGSVG-C6.0/35T-O 高壓動態(tài)無功補償控制系統(tǒng)技術(shù)指標

　　2.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　FGSVG系列產(chǎn)品的主電路采用鏈式拓撲結(jié)構(gòu)，模塊化的結(jié)構(gòu)設計，采用星型連接，星型接法的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2 所示。

圖 2 FGSVG 電氣結(jié)構(gòu)示意圖

　控制柜與功率柜信號通過光纖進行隔離控制，實現(xiàn)了高低壓的可靠隔離。FGSVG系列產(chǎn)品系統(tǒng)對結(jié)構(gòu)上做出了極大的改進處理，使維護更方便。控制柜進行了嚴格的抗干擾處理，保障控制系統(tǒng)不受高壓主回路的影響。功率單元的改善使得功率柜占地面積更小，極大節(jié)省了用戶設備空間，減少了投資。

　　FGSVG系列產(chǎn)品主要分為三部分：控制柜、功率柜、電抗器柜。其中功率柜實現(xiàn)了統(tǒng)一設計，方便產(chǎn)品的擴展及穩(wěn)定性。各電壓等級的裝置由控制柜、功率柜及電抗器柜(或空心電抗)組成。FGSVG各柜體中主要器件及作用如表2所示。

表 2 FGSVG 各柜體中主要器件及作用

　　2.4 新風光FGSVG工作原理

　　新風光FGSVG能夠準確測量電力系統(tǒng)的電壓、電流等參數(shù)，迅速計算出電力系統(tǒng)的無功，進而計算出逆變輸出電壓移相角，并在特定時刻向SVG觸發(fā)裝置發(fā)控制信息。SVG同步裝置采集系統(tǒng)母線電壓信號，然后對此信號進行多階濾波處理，濾除電壓中的高次諧波和直流分量成分， 然后對所?；ㄟM行方波變換，從而得到與母線電壓基波相位一致的方波信號(同步信號)。監(jiān)控裝置負責監(jiān)視SVG各功率單元的工作狀態(tài)，例如直流電容電壓、功率單元內(nèi)空氣溫度等。觸發(fā)裝置負責接收調(diào)節(jié)裝置傳來的SVG 工作移相角并將觸發(fā)信號編碼后下發(fā)給各功率單元。站控將SVG所有運行信息進行打包封裝和存儲，為操作人員提供一個直觀的界面。

　　FGSVG系列產(chǎn)品采用了先進的數(shù)字化標準載波移相技術(shù)，總輸出波形正弦度好，dv/dt小，諧波成分含量小， 可減少對電纜的絕緣損壞，在輸出側(cè)無需再增加輸出濾波器。

　　FGSVG采用星型連接的單相波形如圖3所示。

圖 3 單元輸出疊加后的波形圖

　　3 綜合運行評價

　　2019年12月初，F(xiàn)GSV G-C6.0/35T-O(6.0M va r / 3 5 k V ) 高壓動態(tài)無功補償控制系統(tǒng)一次性成功投運，至今運行正?！，F(xiàn)場運行照片如圖4所示。

圖 4 FGSVG-C6.0/35T-O 現(xiàn)場運行照片

　　經(jīng)過近一年的運行表明，F(xiàn)GSVG-C6.0/35T-O(6.0 Mvar /35 kV)高壓動態(tài)無功補償控制系統(tǒng)，保障了光伏電站的可靠運行，帶來了明顯的經(jīng)濟效益，在穩(wěn)定電網(wǎng)質(zhì)量，提高輸配電能力等方面都有很好的效果，具體體現(xiàn)在以下方面：

　　(1) 電網(wǎng)電壓穩(wěn)定。光伏電站自投運以來，有效保持了輸電電壓的穩(wěn)定，補償了因負載波動引起的電壓波動， 保正了輸電的穩(wěn)定性。

　　(2) 提高了功率因數(shù)并保持恒定。光伏電站在白天發(fā)電時由于逆變器的工作，功率因數(shù)較高，而在夜間或陰雨天沒有陽光不發(fā)電時，功率因數(shù)就下降不穩(wěn)定，采用SVG 的功率因數(shù)補償后，可將功率因數(shù)補償?shù)?.98以上，保持了功率因數(shù)的穩(wěn)定，提高了輸電效率。

　　(3) 通過SVG的低電壓穿越功能，有效抑制了電網(wǎng)的閃變頻率，提高了電網(wǎng)質(zhì)量。

　　(4) 平衡電網(wǎng)的無功。SVG將考核點接在并網(wǎng)處，能實時地檢測電網(wǎng)的無功，平滑地調(diào)整無功，感性無功高時就補容性無功，容性無功高時就補感性無功，并能平滑的調(diào)節(jié)，保持了電網(wǎng)的無功平衡，利于電網(wǎng)的有功與無功的交換。

　　(5) 調(diào)試方便，通過SVG的恒裝置無功模式，可以自行發(fā)出感性無功或容性無功，檢驗裝置的工作狀態(tài)，確認設備的正常。

　　(6)檢修與維護方便。裝置采用功率單元模塊化設計，當每相不超過2個模塊，總的不超過6個模塊故障時， 可采取單元冗余的方式，降額運行。如果有備用單元，可在適當?shù)臅r機停運，停電后進行更換，只是拆掉輸出與光纖及單元固定螺栓即可更換，極大地方便了現(xiàn)場維護，有利于減少停運時間，保持設備的穩(wěn)定。

　　4 結(jié)束語

　　隨著“一帶一路”國家戰(zhàn)略的不斷深入開展，為中哈兩國新能源合作提供了廣闊發(fā)展空間。來自于國際環(huán)境壓力的共同外部驅(qū)動力，還有兩國在資金、技術(shù)、產(chǎn)能、資源和市場等方面的互補性，都有利于雙方形成互惠互利的雙贏局面。相信在“ 一帶一路” 穩(wěn)步推進和當前中國正全力構(gòu)建全面對外開放的新格局背景下， 新風光公司的產(chǎn)品將會更多服務于國外市場， 為國外新能源發(fā)展貢獻更多力量。