徐光诚

摘要：随着我国新能源场站总体建设规模的进一步加大，其面临的问题也逐渐增多。新能源电站与传统电站不同，它的具有不确定性的能源，具有很大的不确定性。基于此，为了更好的提高电网的安全稳定运行，新能源电站的AVC系统也就应运而生。本文结合自动电压控制系统（AVC）在新能源场站中的实际应用情况，对AVC的子站及汇集区域的应用方式与控制策略进行了简要论述。

关键词：新能源；AVC；控制；应用

一、新能源场站AVC子站控制技术

1、控制对象：

新能源场站AVC子站的控制范围是：新能源场站的风机、光伏逆变器等新能源无功调节设备，升压站低压侧母线所挂接的SVC/SVG等动态无功补偿设备，以及升压站主变的有载调压分接头。

2、控制目标：

在稳态电压调整的目标层面，新能源场站AVC子站的控制目标：通过对新能源场站中的风电特性各异的无功调节设备的协调控制，在保证风机和光伏逆变器机端电压正常前提下追随省调AVC主站下发的高压侧母线电压调节指令， 满足调度主站的电压无功调节要求。

在动态无功储备的目标层面，新能源场站AVC子站的控制目标是：接收省调AVC主站下发的动态无功储备要求，在电压合格的基础上，通过协调控制场站内动态-静态无功设备，使得场站具有上级要求的动态无功储备，以应对故障等异常扰动情况。

3、控制周期：

新能源场站AVC子站对场站内无功设备的控制周期为10～30秒，新能源场站内的AVC子站以10～30秒为周期进行控制，及时发现新能源场站内风机、光伏逆变器机端电压异常情况，以及高压侧并网点母线电压的目标偏离情况，快速响应并消除有功间歇变化造成的电压波动。

4、新能源场站AVC子站控制目标：

新能源场站AVC子站全场电压无功控制目标为：以本场站高压侧母线电压为控制目标，同时兼顾风机或光伏阵列机端电压在合格的范内，并最大化SVC/SVG快速无功设备的动作裕度，应对电压异常变化。

（1）监控并维持风机或光伏阵列机端电压在合格范围内。

若出现风机或光伏机端电压临近越限，将执行校正控制，首先利用该风机或光伏本身及邻近机组的无功出力将其电压拉回。若风机或光伏无功调节能力不够，将采用SVC设备进行调节。

（2）跟随主站下发的对高压母线的电压控制目标。

在满足控制目标（1）的基础上，AVC子站接收调度主站下发的高压侧母线电压控制目标，并控制场内的风机或光伏和其它无功电压设备，实现该控制目标；当与调度主站通信中断时，能够按照就地闭环的方式，按照预先给定的高压侧母线电压的运行曲线进行控制。

（3） 维持场内无功平衡，并保留合理的动态无功储备。

在满足目标（1）、（2）的基础上，AVC子站系统能平衡场内无功流动，避免多台SVC/SVG之间或机组之间出现不合理的无功环流。同时，在电压合格的基础上，AVC子站接收调度主站下发的动态无功储备目标，能使用风机、光伏逆变器等设备的静态无功去置换出SVC/SVG设备的动态无功，使SVC/SVG设备保持有较大的动态无功储备，为应对电压异常和故障情况变化做好准备。

5、新能源场站AVC子站控制策略：

新能源场站AVC子站的新能源场站内无功电压控制策略按优先级考虑如下：

具备对场站内无功调节能力的评估功能，可以实时计算当前场站内总的无功调节能力，以及动态无功补偿装置总的动态无功调节能力，并将无功调节能力上送调度主站。

具备对每台新能源机组机端电压的监控功能，当单台新能源机组机端电压异常时，可以通过控制新能源机组无功进行校正。

在电压校正时，优先使用快速无功调节设备进行校正，使得新能源机组电压在最短时间内进入合格正常的范围内。

具有追随高压侧并网点母线电压调节要求的能力，响应上级调度中心给出的并网点母线电压调节指令，从而达到新能源区域的总体电压控制目标。

在进行电压调节时，优先考虑风机、光伏逆变器的无功调节，以其自身的无功调节能力进行基础的无功支撑，以SVC/SVG等动态无功设备进行精细调节。

在电压满足控制要求的前提下，实现新能源场站内部无功优化控制。优化新能源场站无功的内部分布，用风机、光伏逆变器的无功去置换 SVC/SVG设备的无功，使SVC/SVG设备达到调度中心下发的动态无功储备。

二、新能源汇集区域AVC控制技术

1、新能源汇集区AVC控制目标

在稳态电压调整的目标层面，AVC对新能源汇集区的控制目标是：通过对新能源汇集区域的风电场、光伏电站以及汇集变电站的协调控制，控制保证新能源汇集区域的电压稳定运行；当汇集区新能源无功调节能力不足时，协调控制汇集区内或近区的水/火电厂，对新能源汇集区进行电压支撑。

在动态无功储备的目标层面，AVC对新能源汇集区域的运行方式进行监视和计算，给出每个区域当前的动态无功调节能力并上送网调AVC，供网调AVC进行动态无功储备评估；同时AVC接收网调AVC下的各区域发动态无功储备要求，将动态无功储备分解到各个新能源场站和新能源汇集站；对新能源汇集站的动态无功储备调整由省调AVC直控完成，对新能源场站的动态无功储备要求则下发到各个新能源子站。

2、新能源汇集区AVC控制策略

（1）实时接收新能源汇集区内各场站AVC子站上送的当前总无功调节能力（可增减总无功）以及动态无功调节能力（可增减动态无功），并量形成新能源场站的等值调节模型。

（2）通过电网无功优化计算，给出各新能源汇集区的中枢母线的电压控制目标，在满足新能源电压安全稳定运行的基础上兼顾经济性。

（3）对每个新能源汇集区构造协调二级电压控制模型（CSVC），计算区域中各风电场、光伏电站控制母线的电压调节指令，以实现区域中枢母線的电压控制目标值，指令计算和下发周期为5分钟

（4）协调二级电压控制中，在实现区域中枢母线电压目标同时需要同时兼顾区域中各新能源场站无功出力的均衡性，区域中各场站无功出力负载率应基本一致。

（5）实现新能源汇集站无功设备与区域内新能源场站无功设备的协调控制，协调原则为。

当新能源汇集区域内全部无功资源均用尽仍不能满足电压运行要求时，省调AVC应考虑调节新能源汇集区内或近区内的水/火电厂的发电机无功，以支撑新能源汇集区域中枢母线的电压。

上述协调控制策略可以概括为，当新能源区域发出有功功率时，尽量采用新能源自身的无功调节能力进行补偿；当新能源区域发出的有功功率降低或为零时，其无功补偿也相应较少至0，从而避免了无功过剩引起的区域电压失稳。

3、汇集区AVC控制的实现

新能源汇集区域的控制由省调AVC主站实现，为了实现该功能，省调AVC主站应具备如下功能：

（1）应建立新能源汇集区各级变电站、新能源场站的电网模型，应建立新能源场站低压侧母线所挂接的SVC/SVG模型，以及新能源场站低压侧母线所带风机、光伏逆变器的等值调节模型。

（2）应采集新能源汇集区各级变电站、新能源场站的运行状态，包括新能源场站低压侧母线所挂接的SVC/SVG的无功值，以及新能源场站低压侧母线所带风机、光伏逆变器的等值机有功无功值。

（3）应采集新能源场站AVC子站上送的子站运行状态和静态、动态无功调节能力。

（4）应能向新能源汇集区中的变电站下发电容、抗器开关遥控指令、主变分头遥调指令、SVC/SVG无功遥调指令；应能向新能源场站下发母线电压遥调指令。

三、结语

AVC系统的应用对维护电网的安全稳定运行起着积极作用，随着科学技术的发展，新能源会不断发展，而处于越来越重要的地位。通过实际应用证明，AVC系统配置灵活，控制准确，对电网的安全、稳定运行起到了积极作用。