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型及實現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和消費革命、推動能源轉型的重要措施。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化合作， 形成能源資源合作上下游一體化產業(yè)鏈，加強能源資源深加工技術、裝備與工程服務合作。哈薩克斯坦作為世界上最大的內陸國，其經濟實力和資源優(yōu)勢在“絲綢之路經濟帶”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動力以及國際環(huán)境壓力，在于兩國在資金、技術、產能、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、地質構造穩(wěn)定，氣象條件、水文地質、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、集中并網方案，電池組件采用330Wp多晶硅電池組件，水平單軸跟蹤系統。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。

　　建成后預計平均每年可為電網提供電量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

　　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，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 用戶光伏電站現場照片

　　2.1 FGSVG高壓動態(tài)無功補償控制系統技術優(yōu)勢

　　FGSVG系列產品采用現代電力電子、自動化、微電子及網絡通訊等技術，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，以設定的無功性質及大小、功率因數、電網電壓為控制目標運行，動態(tài)的跟蹤電網電能質量變化調節(jié)無功輸出，并能實現曲線設定運行， 提升電網質量。FGSVG系列產品是目前國內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了無功補償方式質的飛躍。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實現無功能量的變換。

　　易操作、高性能、高可靠性的FGSVG系列產品為滿足用戶對提高輸配電電網的功率因數、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， 提高系統功率因數，實時治理諧波，補償負序電流，提高電網供電質量;

　　● 抑制電壓閃變，改善電壓質量，穩(wěn)定系統電壓;

　　● FGSVG電路參數精心設計，發(fā)熱量小，效率高，運行成本低;

　　● 設備結構緊湊，占地面積小;

　　● 主電路采用IGBT組成的H橋功率單元鏈式串聯結構，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，經輸出電抗濾波后正弦度良好;

　　● 自動調整載波頻率，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通訊協議。除具有實時數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、系統信息查詢、歷史故障查詢等功能外，還具有送電后系統自檢、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，實現定補和動補的有效結合，為用戶提供更經濟，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)，實現了SVG+FC系統的智能控制;

　　● 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DSP芯片和FPGA芯片，實現了3核控制技術，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FPGA配合DSP實現大量的數據處理和數據交換，基于這種構架的產品，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;

　　● 與系統連接時，不需要考慮交流系統相序，連接方便;

　　● 可并聯安裝，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的要求。整機擴容簡單易行，特別是改造現場和未生產現場，若SVG投運后發(fā)現功率不能滿足生產要求，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增容，另外在一個現場若有多臺設備，可以十分方便的實現以太網組網，或通過高速光纖實現主從控制。

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

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

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

　　2.3系統結構

　　FGSVG系列產品的主電路采用鏈式拓撲結構，模塊化的結構設計，采用星型連接，星型接法的結構示意圖如圖2 所示。

圖 2 FGSVG 電氣結構示意圖

　控制柜與功率柜信號通過光纖進行隔離控制，實現了高低壓的可靠隔離。FGSVG系列產品系統對結構上做出了極大的改進處理，使維護更方便?？刂乒襁M行了嚴格的抗干擾處理，保障控制系統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。其中功率柜實現了統一設計，方便產品的擴展及穩(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的電壓、電流等參數，迅速計算出電力系統的無功，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、功率單元內空氣溫度等。觸發(fā)裝置負責接收調節(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系列產品采用了先進的數字化標準載波移相技術，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，FGSV G-C6.0/35T-O(6.0M va r / 3 5 k V ) 高壓動態(tài)無功補償控制系統一次性成功投運，至今運行正?！，F場運行照片如圖4所示。

圖 4 FGSVG-C6.0/35T-O 現場運行照片

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

　　(1) 電網電壓穩(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，功率因數較高，而在夜間或陰雨天沒有陽光不發(fā)電時，功率因數就下降不穩(wěn)定，采用SVG 的功率因數補償后，可將功率因數補償到0.98以上，保持了功率因數的穩(wěn)定，提高了輸電效率。

　　(3) 通過SVG的低電壓穿越功能，有效抑制了電網的閃變頻率，提高了電網質量。

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

　　(5) 調試方便，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，可在適當的時機停運，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，極大地方便了現場維護，有利于減少停運時間，保持設備的穩(wěn)定。

　　4 結束語

　　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動力，還有兩國在資金、技術、產能、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建全面對外開放的新格局背景下， 新風光公司的產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。