GB/T 38993-2020 光伏电站有功及无功控制系统的控制策略导则

　　ICS 27 . 160 F 12

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 38993—2020

　　光伏电站有功及无功控制系统的

　　控制策略导则

　　Guideforcontrolstrategyofactiveandreactivepowercontrolsystem for

　　photovoltaicpowerstation

　　2020-07-21 发布 2021-02-01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　发

　　布

　　GB/T 38993—2020

　　GB/T 38993—2020

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利。 本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。

　　本标准由中国电力企业联合会提出并归口 。

　　本标准起草单位：国网青海省电力公司、中国电力科学研究院有限公司、国网新疆电力有限公司。

　　本标准主要起草人：李春来、张海宁、钱敏慧、杨立滨、陈宁、李正曦、杨军、曲立楠。

　　GB/T 38993—2020

　　光伏电站有功及无功控制系统的

　　控制策略导则

　　1 范围

　　本标准给出了光伏电站有功功率控制、无功功率控制以及暂态控制策略的指南。

　　本标准适用于通过 35 kV及以上电压等级并网，以及通过 10 kV 电压等级与公共电网连接的光伏电站。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注 日期的引用文件，仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 19964 光伏发电站接入电力系统技术规定

　　GB/T 29321 光伏发电站无功补偿技术规范

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　光伏电站有功功率 activepowerofphotovoltaicpowerstation

　　光伏电站一个周期内发出的瞬时功率的积分的平均值。

　　3.2

　　光伏电站无功功率 reactivepowerofphotovoltaicpowerstation

　　光伏电站建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率。

　　3.3

　　光伏电站有功功率变化 activepowerchangeofphotovoltaicpowerstation

　　一定时间间隔内，光伏电站有功功率最大值与最小值之差。

　　3.4

　　无功补偿装置 reactivepowercompensationequipment

　　光伏电站中集中加装的用于补偿无功的装置。

　　注：包括并联电容器、并联电抗器、同步调相机和静止型动态无功补偿装置。

　　4 总体要求

　　4 . 1 光伏电站具备有功和无功控制功能是决定有功和无功控制策略正确实施的前提，因而光伏电站应具备有功和无功控制功能，光伏电站有功和无功控制功能宜由光伏电站监控系统实现，也可由独立的装置实现。

　　4 . 2 有功功率调节速度和控制精度是光伏电站有功控制策略优劣的重要评价指标，具体可按照 GB/T 19964中的要求。

　　GB/T 38993—2020

　　4 . 3 无功功率调节速度和控制精度是光伏电站无功控制策略优劣的重要评价指标，具体可按照 GB/T 29321中的要求。

　　5 有功功率控制

　　5 . 1 有功控制模式

　　光伏电站有功控制宜根据不同控制阶段设置不同控制策略，控制阶段可分为启动阶段、正常运行阶段和停机阶段，其中正常运行阶段可具有多种控制模式，包括限值控制、差值控制和调频控制等。

　　5 . 2 有功控制策略设定

　　光伏电站有功控制策略的设定宜考虑设备运行状态、光伏电站的电能质量和运行经济性等因素。

　　5 . 3 启动控制

　　5 . 3 . 1 光伏电站启动需考虑发电计划、光伏电站运行状态和光伏逆变器等并网条件，可采用顺序启动或平均启动两种不同模式实现光伏电站启动控制，功率变化率可按照 GB/T 19964 中的要求。

　　5 . 3 . 2 电站有功设定值较小且会使光伏逆变器运行于低功率区间时，可采用顺序启动控制，根据光伏逆变器调节性能对光伏逆变器进行排序，根据有功设定值按顺序启动足够数量的光伏逆变器。

　　5 . 3 . 3 电站有功设定值较大，可采用平均启动控制，根据功率变化率的要求计算调节功率并按容量比例、裕度均衡等分配方式将功率分配给光伏逆变器。

　　5 . 4 正常运行控制

　　正常运行时，光伏电站有功控制策略流程见图 1 。

　　说明：

　　Pax —光伏电站内第 i台逆变器输出有功功率的最大值;

　　Pin —光伏电站内第 i台逆变器输出有功功率的最小值。

　　图 1 光伏电站有功控制策略流程

　　5 . 5 限值控制

　　5 . 5 . 1 光伏电站有功功率的控制 目标是使电站有功功率不超过设定值。 若光伏电站最大可发功率大于设定值，光伏电站有功功率控制为设定值;若光伏电站最大可发功率小于设定值，光伏电站运行于最

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　　大有功控制模式。

　　5 . 5 . 2 定值控制可采用平均分配、容量比例分配、裕量比例分配或其他优化方法实现光伏逆变器有功功率的分配。

　　5 . 5 . 3 当光伏电站有功功率设定值调整时，光伏电站有功功率控制需调整电站有功功率至设定值，功率变化率可按照 GB/T 19964 中的要求。

　　5 . 5 . 4 当光伏电站运行于最大有功控制模式时，光伏电站有功控制系统退出运行，各逆变器按照当前实际可发最大功率运行。

　　5 . 5 . 5 当由于太阳辐照度剧烈下降或光伏电站设备出现故障等可能导致光伏电站有功功率大幅变化的非可控情况下，光伏电站有功功率变化率不受限制。

　　5 . 6 差值控制

　　5 . 6 . 1 光伏电站有功功率控制可控制光伏发电有功功率以低于最大可发功率一定数值运行，该数值根据光伏电站实际运行需求确定。

　　5 . 6 . 2 因预测偏差导致光伏电站实际有功功率小于控制 目标值时，光伏电站按实际运行于最大有功控制模式。

　　5 . 7 调频控制

　　5 . 7 . 1 光伏电站有功功率控制宜在电网频率出现异常时，通过调节光伏逆变器有功功率向系统提供频率支撑，当系统频率在 50 . 2 Hz~50.5 Hz 时，光伏电站按式(1)计算降低的有功功率：

　　ΔP= 20Pava ……………………( 1 )

　　式中：

　　ΔP — 光伏发电站输出有功功率的变化量，单位为兆瓦(MW) ;

　　Pava — 光伏电站当前可用有功功率，单位为兆瓦( MW) ;

　　f — 系统频率，单位为赫兹(Hz)。

　　当系统频率低于 49 . 8 Hz 时，光伏电站按式(2)计算增加的有功功率：

　　ΔP= 20Pava ……………………( 2 )

　　式中：

　　ΔP — 光伏发电站输出有功功率的变化量，单位为兆瓦(MW) ;

　　Pava — 光伏电站当前可用有功功率，单位为兆瓦( MW) ;

　　f — 系统频率，单位为赫兹(Hz)。

　　5 . 7 . 2 调频控制宜采用光伏电站集中控制，若光伏逆变器具有调频能力，也可以采用光伏逆变器分散控制。

　　5 . 7 . 3 采用光伏电站集中控制时，宜以差值控制为基础，光伏电站有功功率控制根据系统频率或预先设定的调差系数计算光伏电站有功功率需求，再采用有功限值控制实现光伏逆变器有功功率的分配。

　　5 . 7 . 4 采用光伏逆变器分散控制时，宜以差值控制为基础，设定每一台光伏逆变器的频率调差系数，由每一台逆变器根据电网频率变化调整有功功率。

　　5 . 7 . 5 电网频率大于 50 . 5 Hz 时，光伏电站有功功率控制可按照 GB/T 19964 中的要求关停全部光伏逆变器。

　　5 . 8 停机控制

　　5 . 8 . 1 光伏电站正常停机时，功率变化率可按照 GB/T 19964 中的要求。

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　　5 . 8 . 2 根据光伏电站运行状态需要关停部分光伏逆变器时，可按一定原则对光伏逆变器进行排序，并顺序关停光伏逆变器。

　　5 . 8 . 3 当有功功率控制响应速度无法满足调节需求时，可通过切馈线的方式降低有功功率。

　　5 . 8 . 4 当电网发生紧急情况时，需考虑逆变器安全根据具体情况考虑关停全部逆变器措施。

　　6 无功功率控制

　　6 . 1 无功控制模式

　　光伏电站可根据不同无功控制模式设置不同控制策略，控制策略可包括恒电压控制、恒功率因数控制、恒无功功率控制和电压斜率控制等。 实施光伏电站无功控制时，可按照 GB/T 19964 中的要求优先使用光伏逆变器的无功容量，当光伏逆变器的无功容量不足时可使用无功补偿设备参与调节。

　　6 . 2 无功控制策略流程

　　光伏电站无功控制策略流程参见图 2 。

　　说明：

　　Qax —光伏电站内第 i台逆变器输出无功功率的最大值;

　　Qin —光伏电站内第 i台逆变器输出无功功率的最小值。

　　图 2 光伏电站无功控制策略流程

　　6 . 3 电压定值控制

　　6 . 3 . 1 电压定值控制可选择光伏电站集中控制和光伏逆变器分散控制两种不同方法。

　　6 . 3 . 2 采用光伏电站集中控制时，光伏电站无功功率控制宜根据并网点电压偏差计算光伏电站的整体无功调节需求，并采用平均分配方式或其他优化方法实现光伏逆变器的无功功率分配。

　　6 . 3 . 3 采用光伏逆变器分散控制时，光伏电站无功功率控制宜根据并网点电压设定值整定各光伏逆变

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　　器的电压目标，由光伏逆变器根据电压偏差自动调节无功功率。

　　6 . 3 . 4 当光伏电站无功调整量无法满足电压调节要求时，光伏电站无功功率控制宜给出告警，并采用分档调整的方式调节主变分接头，一次调整引起的电压超调量不宜超过额定电压的 2%,根据一次调整引起的电压变化实施后续调整，总调整次数不宜超过 5 次 。

　　6 . 4 功率因数控制

　　6 . 4 . 1 功率因数控制可选择光伏电站集中控制和光伏逆变器分散控制两种不同方法。

　　6 . 4 . 2 采用光伏电站集中控制时，光伏电站无功功率控制需考虑并网点有功功率、无功功率和功率因数等因素计算光伏电站的整体无功调节需求，并采用平均分配方式或其他优化方法实现光伏逆变器的无功功率分配。

　　6 . 4 . 3 采用光伏逆变器分散控制时，光伏电站无功功率控制宜根据并网点功率因数设定值整定各光伏逆变器的功率因数，由光伏逆变器根据有功功率自动调节无功功率。

　　6 . 4 . 4 由于线路损耗、变压器损耗等引起的无功功率偏差可由光伏电站配置的动态无功补偿装置集中补偿。 如光伏电站未配置动态无功补偿装置，光伏电站无功功率控制能够通过调节光伏逆变器无功功率进行修正。

　　6 . 5 无功定值控制

　　无功定值控制可根据无功功率设定值，采用优化方法实现光伏逆变器和动态无功补偿装置的无功功率分配。

　　6 . 6 电压斜率控制

　　6 . 6 . 1 电压斜率控制可选择光伏电站集中控制和光伏逆变器分散控制两种不同方法。

　　6 . 6 . 2 采用光伏电站集中控制时，光伏电站无功功率控制宜根据并网点电压偏差和电压变化斜率要求计算光伏电站的整体无功调节需求，并采用平均分配方式或其他优化方法实现光伏逆变器的无功功率分配。

　　6 . 6 . 3 采用光伏逆变器分散控制时，光伏电站无功功率控制宜根据并网点电压斜率变化要求整定各光伏逆变器的电压斜率变化值，由光伏逆变器根据电压偏差自动调节无功功率。

　　6 . 6 . 4 当光伏电站无功调整量无法满足电压调节要求时，光伏电站无功功率控制宜给出告警，并采用分档调整的方式调节主变分接头，一次调整引起的电压超调量不宜超过额定电压的 2%,根据一次调整引起的电压变化实施后续调整，总调整次数不宜超过 5 次 。

　　7 暂态控制

　　7 . 1 基本原则

　　当电网出现故障进入暂态，若光伏电站集中控制的延时无法满足电网支撑需求，则光伏电站集中有功和无功控制功能需闭锁，由光伏逆变器、光伏电站配置的无功补偿装置等设备根据电网实际情况自适应调控。

　　7 . 2 无功功率

　　当电力系统发生短路故障引起电压跌落时，优先利用动态无功补偿装置的调节能力向电网提供电压支撑。 同时，光伏逆变器按照 GB/T 19964 中的要求向电网注入动态无功电流。

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　　7 . 3 有功功率

　　7 . 3 . 1 为能有效支撑电网运行，对电力系统故障期间没有脱网的光伏电站，故障清除后需快速恢复电站有功功率。

　　7 . 3 . 2 自故障清除时刻开始，按照 GB/T 19964 中的要求，光伏电站有功功率控制系统需控制光伏电站有功出力以至少 30%额定功率每秒的功率变化率恢复至故障发生前的有功功率值。

　　7 . 4 恢复并网控制

　　7 . 4 . 1 为保障电网安全稳定运行，光伏电站在紧急状态或故障情况下退出运行后不应 自行并网，需在电网调度机构的安排下，接收调度指令有序恢复并网运行。

　　7 . 4 . 2 为保障电网安全稳定运行，处于检修状态的光伏电站完成检修时，需按电网调度机构的安排有序恢复并网运行。