SVG(静止无功发生器)无功补偿技术在高电压穿越(HVRT)中的应用,主要体现在新能源并网(如风电、光伏)和工业电网的电压稳定性维护上。其核心是通过动态无功调节,在电网电压骤升时快速吸收感性无功,抑制过电压,保障设备安全并网运行。以下是具体应用场景和技术实现:
一、高电压穿越(HVRT)的定义与挑战
高电压穿越指电网电压因故障或扰动突然升高(如超过110%额定电压)时,新能源电站需保持并网并参与电压调节的能力。传统SVC因响应慢(毫秒级)和调节范围有限,难以满足要求,而SVG凭借毫秒级响应和双向连续补偿成为关键技术。
二、SVG在高电压穿越中的技术实现
动态无功吸收与电压抑制
当电网电压骤升时,SVG通过控制算法快速切换至感性模式,吸收过剩的无功功率(输出滞后电流),将电压拉回安全范围(如220kV系统控制在107%以内)。
例如,云南某光伏电站在电压升至1.15pu时,SVG在10ms内输出1.2倍额定感性无功,将电压稳定在1.05pu。
暂态控制算法与硬件支持
多电平拓扑结构:采用级联H桥或MMC(模块化多电平换流器)技术,提升高压环境下的输出精度和可靠性。例如,Siemens的SVC PLUS通过MMC实现625ms的持续高压穿越能力。
瞬时无功理论算法:基于dq坐标变换快速计算所需补偿量,结合PWM调制生成准确的无功电流指令。
与新能源设备的协同控制
SVG与光伏逆变器或风电机组联动,在电网故障时优先由SVG提供无功支撑,避免逆变器过载脱网。例如,新疆某200MW光伏电站通过构网型SVG将短路比从2.5降至1.8,增强弱电网适应性。
三、典型应用场景
光伏电站的过电压治理
白天光伏出力过剩时,容性无功可能导致并网点电压升高。SVG实时监测电压,动态吸收感性无功,将波动控制在2%以内。案例显示,某100MW光伏电站配置SVG后,电压合格率从90%提升至99.5%。
支持国标GB/T 19964-2012要求,在电压升至1.1pu时持续运行1秒以上。
风电场的电网故障恢复
风电场在电网高压故障时,SVG通过暂态增强控制输出容性无功(电压骤升初期)或感性无功(持续高压阶段),帮助电网恢复电压。例如,青海某风电场SVG在电压1.2pu时维持500ms不脱网。
工业电网的电压闪变抑制
在轧钢机、电弧炉等冲击性负载场景,SVG通过快速抑制电压波动(响应时间≤5ms),避免高压闪变导致的生产中断。
四、技术优势对比(SVG vs. 传统SVC)
指标SVG传统SVC响应时间≤10ms(微秒级)20-40ms(毫秒级)高压穿越能力支持20%-150%电压范围持续运行仅能应对小幅波动,易脱网谐波影响自身谐波<3%,无需滤波需额外滤波器,可能谐振体积与维护模块化设计,占地小(SVC的30%)电抗器/电容器组庞大,维护复杂
五、未来技术趋势
光储SVG一体化:集成储能单元,在高压穿越时联合提供有功/无功支撑,提升暂态响应(如河南某示范项目将电压波动降低60%)。
宽频带振荡抑制:针对新能源高占比电网的次同步振荡(SSO),开发宽频域控制算法。
碳化硅(SiC)器件应用:提升开关频率和效率,如隆基绿能试点1500V系统,损耗降低30%。
总结
SVG在高电压穿越中的应用,通过快速动态补偿和智能协同控制,解决了新能源并网和工业电网的过电压问题。其技术核心在于毫秒级响应、宽电压适应性和多场景适配能力,未来将进一步向高集成化与多功能协同方向发展。
