《电能质量管理案例》183-190

一、基本情况（一）单位简介成立于1990年，是国网山东省电力公司直属供电企业，担负着威海市环翠区、文登区、荣成市、乳山市4个区县的供电任务，服务客户206.95万户。威海电网是山东电网的重要组成部分，已全面形成以500kV昆嵛站为枢纽，500kV国核示范、华能电厂为主要电源支撑，220kV环形网络为骨干，110kV、35kV电网深入负荷中心的网架结构。现管辖35kV及以上公用变电站144座，总容量1283.6万kVA；10kV及以上公用输配电线路1658条，总长度1.614万km。（二）案例背景随着“双碳”政策的落地以及新型电力系统的建设，分布式光伏进入迅猛发展阶段，在促进能源结构向多元化、清洁化、低碳化发展的同时，配电网运行承载力面临极大挑战，其中供电电压作为公司服务经济发展、满足用电需求的重要指标，已不同程度受到光伏影响。主要存在两方面问题：一是农村地区电压高波动问题逐步凸显。威海县域台区光伏接入容量占全市的92.2%，配网相对薄弱的农村地区接入大量分布式光伏，造成多个台区存在白天光伏大发过电压、夜间用电负荷重低电压的“双向越限”问题，部分台区用户电压差达60V以上。同时，部分台区供电半径长、线路老旧，当末端存在大容量设备启动或用电时，极易引发台区电压瞬时跌落，导致台区其他用户用电设备异常，引发供电质量服务风险。二是光伏电压问题缺乏高效的治理手段。分布式光伏并网点电压与光伏出力大小、接入位置、台区线径等因素相关，常规模式下，解决光伏电压越限问题主要从电网改造（如建设专用汇流线路、老旧线路改造等）、限制光伏出力两方面进行治理，但电网改造治理周期相对较长，且受投资限制，无法短时间大面积进行改造，而限制光伏出力又影响用户切身利益，极易造成纠纷。（三）案例概要威海公司深入分析台区电压越限成因，积极探索无功及构网型技术在台区电压治理中的应用。通过仿真分析及现场验证，在台区合适位置安装构网型SVG，利用其无功快速精准调节能力、电压主动支撑及组网能力，有效缓解了台区电压高波动及越限问题，提高台区电能质量和运行稳定性，为新形势下的台区电压越限问题提供了新的技术治理方案。二、主要做法与实践（一）工作原理构网型SVG与传统SVG一样具有相同的电气拓扑，主要由电力电子器件（如IGBT、IGCT等）组成的逆变器、直流电容、控制单元等部分组成。考虑到构网型SVG在电网发生电压瞬时跌落时，需要提供一定的电压支撑能力，相比传统SVG具有更大的过载能力及更宽范围的电压适应性。是以无功补偿功率或补偿电流为控制目标，通过输出无功功率达到功率因数自理或无功调节的目的。通常采用跟网型控制方法，即采用“功率外环+电流内环”的双闭环控制方式。构网型SVG以其并网点电压为控制目标，通过构建“电压外环+电流内环”的双闭环控制方式，实现构网型SVG接入点近区电压重塑，相当于重新构建SVG接入近区的电压。尤其对于配网末端，由于台区电源点距离末端可能较远，电源点对末端电压的约束变弱，末端电压特性较软，一旦有大负荷接入或光伏较大功率的返送，就会引起电压较大波动。构网型SVG正是利用其电压重塑能力，改善台区末端供电网络的电压特性。（二）主要功能一是无功补偿调节电压。构网型SVG可以通过调节输出的无功功率，改变电网中的无功潮流分布，从而调节电网电压。当台区电压升高时，构网型SVG通过电压外环，快速感知节点电压变化，并快速计算出需要发出的感性无功功率，吸收电网中的多余无功，降低电压；当台区电压降低时，构网型SVG发出容性无功功率，向电网注入无功，提高电压。二是快速动态电压支撑。当台区存在分布式光伏大发或大负荷用电时，构网型SVG能够快速响应，通过快速调节无功功率，抵消分布式光伏出力变化和大负荷用电引起的电压波动，提供动态电压支撑，维持台区电压稳定。三是无功潮流分布优化。构网型SVG可以根据台区的实际情况，优化无功潮流分布，减少无功功率在电网中的传输损耗，提高电网的运行效率。通过合理调节无功功率，SVG可以使台区内的无功功率达到平衡，降低电压降，提高电压质量。（三）主要特点响应速度快：构网型SVG能够在几毫秒内响应电网的电压平滑地调节电压，不会产生阶跃变化。双向补偿：既可以发出无功功率，也可以吸收无功功率，适应不同的电网运行工况。占地安装方便。可靠性高：采用先进的电力电子技术，具有较高的可2024年8月26日在威海乳山市完成了首台装置试点应用，试点台区变压器容量400kVA，共有低压用户203户，供电半径642m，线径主要为70导线，共有9户光伏用户，并网容量247.65kW，末端存在1户大负荷用户（水产养殖、40kW）。该台区供电半径较长、线径较细且同时存在光伏和大负荷，造成台区电压越上限、越下限并存，全天高低电压差在56V左右，且当夏季夜间负荷高峰期末端大用户启动用电时，台区部分用户存在照明不稳、空调无法正常运转的情况。经现场勘察及仿真分析，选择在台区中段位置安装构网型SVG装置1台。安装前，台区越上限、越下限并存，台区电压波动明显；安装后，越限户数及越限时长均大幅下降，越上限全面消除，越下限得到有效改善，台区电压稳定性更强，用户照明不稳和空调无法正常运转的情况得到消除。三、成效与创新一是填补传统技术空缺。探索将构网型技术引入配电台区电压治理，突破传统补偿装置被动跟网的局限性，实现电压主动支撑与电压特性重塑。对比传统SVG以无功补偿功率为控制目标，构网型SVG首创“电压外环+电流内环”双闭环控制策略，直接以并网点电压为控制目标，通过动态重塑接入点近区电压，解决配网末端电压“特性软、波动大”的难题。二是适用治理范围广泛。台区安装构网型SVG后，电压高波动和越限问题明显改善，光伏大发和高峰用电时的台区电压支撑能力明显增强，台区电压差下降18V左右、电压指数提升4.47个百分点。同时，由于构网型SVG支持双向无功功率的“毫秒级感知-秒级调节”，因此，电压越上限、越下限及“双向越限”问题均可适用，支持广泛的电压越限问题治理。三是助力光伏全量消纳。构网型SVG基于无功调节，不限制光伏有功出力，用户发电量可保持全量消纳，相较传统限功率方案，每年助力发电量增加30%左右，同时，可有效避免因限制有功出力产生的纠纷，提升优质服务水平。四是降低改造治理成本。常规光伏治理一般采取低压线路改造、负荷中心迁移、加装光伏汇流线等措施，相较于传统方案，该方案不需民事协调工作，总投资约为传统方案的1/3，同时，提升供电可靠性。四、总结与建议一是加强技术创新，构建多维技术支撑体系。面对新型源荷元素不断涌入的复杂形势，传统电压治理模式在治理时效性、治理效果方面的不足已逐渐凸显，需要研究好新形势下电压问题成因，加强技术创新，构建多维技术支撑体系，满足电压