理解光伏電站的AGC(自動發電控制)和AVC(自動電壓控制)是掌握其參與電網運行和支撐電網穩定性的關鍵。這兩者都是電網調度機構用來遠程、自動控制電站出力(有功或無功)的核心手段。
一、AGC-自動發電控制
1.AGC系統概述
核心目標: 維持電網頻率穩定,平衡電網的有功功率供需。
控制對象: 電站輸出的有功功率。
工作原理:電網調度中心的能量管理系統根據全網負荷預測、機組運行狀態、聯絡線計劃以及實時測量的系統頻率,計算出維持頻率穩定所需的總有功功率調節需求。這個總需求會按照一定的策略(如按調節能力比例)分配給各個參與AGC的發電廠(包括光伏電站)。調度中心通過專用的通信通道(如電力調度數據網)將有功功率設定值指令實時下發給光伏電站的AGC系統。光伏電站的AGC系統接收到設定值指令后,會迅速調整電站的實際有功功率輸出,使其盡可能接近并跟蹤這個設定值。
2.光伏電站如何實現AGC調節?
有功功率限制: 最常用的方法。當設定值低于當前最大可發功率時,AGC系統控制逆變器群降低實際輸出功率(“降負荷”)。
儲能系統配合: 如果電站配置了電池儲能系統,AGC可以命令儲能系統充電(吸收有功,相當于電站降出力)或放電(增加有功輸出)。這大大增強了光伏電站參與AGC調節(特別是向上調節)的能力和靈活性。
棄光: 當設定值要求低于當前光照條件下的最大功率時,本質上就是主動棄光。
3、為什么光伏電站需要參與AGC?
頻率穩定: 電網頻率是電能質量的基石。負荷的波動(增加或減少)會導致頻率偏離額定值(如50Hz)。傳統電廠通過調速器響應,但在高比例新能源電網中,光伏電站也必須貢獻其調節能力來維持頻率穩定。
滿足并網要求: 現代電網規范強制要求大型光伏電站具備AGC功能,并能按照調度指令調節有功出力。
參與電力市場: 在輔助服務市場中,提供AGC調節能力可以獲得收益。
二、AVC-自動電壓控制
1.AVC系統概述
核心目標: 維持電網節點電壓在安全、合格的范圍內(如標稱電壓的±5%或±10%),優化電網的無功潮流,降低網損。
控制對象: 電站輸出的無功功率(或目標并網點電壓)。
工作原理:電網調度中心的EMS系統根據全網實時監測的節點電壓、無功潮流、設備狀態等信息,計算出維持電壓穩定和無功平衡所需的總無功功率調節需求(或關鍵節點的電壓目標值)。這個需求或目標值被分配給各個參與AVC的發電廠和變電站(包括光伏電站)。調度中心通過通信通道將無功功率設定值或電壓設定值指令下發給光伏電站的AVC系統。光伏電站的AVC系統接收到指令后,會迅速調整電站的無功功率輸出(或通過調節無功輸出來控制并網點電壓達到設定值)。
2、光伏電站如何實現AVC調節?
逆變器無功調節: 這是最主要的方式。光伏逆變器本身具備強大的四象限運行能力,可以在發有功的同時,獨立地發出或吸收無功功率(cosφ 調節)。AVC系統通過協調控制所有逆變器的無功出力來實現電站整體的無功目標或電壓目標。
SVG/SVC: 如果電站配置了專用的靜止無功補償裝置,AVC系統也會控制這些設備發出或吸收無功。
有載調壓變壓器: 電站內部的主變壓器如果有載調壓分接頭,AVC也可能參與其調節,以優化站內電壓和配合無功輸出。
3、為什么光伏電站需要參與AVC?
電壓穩定: 無功功率的過剩或不足是導致電網電壓波動甚至崩潰的主要原因。光伏電站并網點通常位于電網末端,其出力變化(尤其日升日落、云層遮擋)會顯著影響局部電壓。參與AVC是光伏電站支持電網電壓穩定的重要手段。
滿足并網要求: 并網標準同樣強制要求光伏電站具備AVC功能,具備一定的無功調節范圍和響應速度,并接受調度指令。
減少網損: 合理的無功就地補償和電壓控制有助于優化電網無功潮流,降低輸電損耗。
提高系統穩定性: 良好的電壓支撐有助于提高電網應對故障的能力(如暫態電壓穩定)。
三、AGC與AVC的關鍵區別與聯系
總結:
(1)AGC是光伏電站的“有功功率遙控器”,聽調度指揮調節發電量大小,核心目的是幫助電網穩住頻率。
(2)AVC是光伏電站的“無功功率/電壓遙控器”,聽調度指揮調節無功出力(或直接控制并網點電壓),核心目的是幫助電網穩住電壓。
兩者都是現代大型光伏電站必備的核心控制系統,是其作為“友好型電源”融入大電網、參與電網調節、滿足并網技術規范的基本要求。它們將光伏電站從單純的“發電者”轉變為積極參與電網穩定運行的“支撐者”。
挑戰: 光伏出力的間歇性和波動性給AGC/AVC的精確跟蹤帶來挑戰;頻繁的深度調節可能影響設備壽命;對通信可靠性和速度要求高。儲能的應用是增強光伏電站AGC/AVC能力的有效途徑。
理解AGC和AVC,就理解了光伏電站如何從被動發電轉向主動參與電網調控,成為支撐未來高比例可再生能源電網穩定運行的重要力量。