SVG 无功补偿装置在新能源光伏发电中的应用

SVG 无功补偿装置作为基于电力电子技术的新型无功功率调节设备，采用全控型电力电子器件构建电压源型逆变器拓扑结构，能够实现四象限无功功率连续可调。该装置响应速度达到毫秒级别，相比传统电容器投切方式具有显著的动态调节优势，特别适用于光伏发电系统功率波动频繁的运行特点。SVG 装置内部采用先进的矢量控制算法，能够独立控制有功电流分量与无功电流分量，实现与电网电压的精确同步运行。装置还具备谐波抑制功能，通过注入特定频率的补偿电流有效改善电网电能质量。

1.SVG 无功补偿装置在大型地面光伏电站中的应用

1.1 集中式光伏发电系统的无功功率调节与电压支撑

集中式光伏发电系统在大型地面电站中承担着重要的电网稳定支撑作用，SVG 无功补偿装置成为维持系统电压稳定的核心设备。光伏阵列在不同光照条件下呈现显著的功率波动特性，白天强光照时系统输出大量有功功率但无功需求相对较低，而在云层遮挡或光照变化剧烈时功率输出急剧下降，此时电网电压容易出现波动甚至跌落现象。SVG 装置能够根据电网电压实时变化情况动态调节无功功率输出，当检测到电压偏低时迅速发出感性无功功率提升节点电压，当电压偏高时则吸收容性无功功率抑制电压上升，实现毫秒级响应的电压调节效果。大型光伏电站通常采用多台SVG装置分布式配置方案，在 35kV 或 110kV 母线侧安装主要补偿设备，同时在各个光伏发电单元就地配置小容量SVG 装置进行精细化调节。装置还具备电压无功协调控制功能，能够与光伏逆变器、有载调压变压器等设备形成多级电压调节体系，确保电站在各种运行工况下都能满足电网电压质量要求[1]。

1.2 光伏电站升压变电站的功率因数优化与谐波治理

光伏电站升压变电站作为新能源电力汇集与外送的关键枢纽，面临着功率因数偏低与谐波污染的双重挑战，SVG 无功补偿装置在此环节发挥着至关重要的电能质量治理作用。光伏逆变器在运行过程中会产生大量谐波电流，主要集中在开关频率的整数倍频段，这些谐波电流注入升压变压器后会引起变压器损耗增加、绝缘老化加速等问题，同时向电网传播造成电能质量恶化。SVG 装置采用PWM 控制技术能够精确检测并补偿特征谐波，其宽频带补偿特性覆盖2 次至50 次谐波范围，有效滤除光伏系统产生的谐波污染。功率因数优化方面，光伏电站在不同运行工况下呈现复杂的无功特性，满载运行时功率因数可能偏低至0.85 左右，而轻载或空载时又可能出现超前功率因数现象。SVG 装置能够实时监测母线功率因数变化情况，自动调节无功功率输出使功率因数维持在0.95 以上的理想范围内，满足电网公司对新能源电站功率因数的严格要求。

2.SVG 无功补偿装置在分布式光伏发电系统中的应用

2.1 工商业屋顶光伏系统的电能质量改善与并网稳定性

工商业屋顶光伏系统作为分布式发电的重要形式，其电能质量问题直接影响企业用电设备的正常运行与配电网的稳定性，SVG 无功补偿装置在此场景下承担着关键的电能质量调节任务。工商业负荷通常具有明显的时段性特征，白天生产时段用电负荷较重而光伏发电正值高峰期，此时系统呈现就地消纳模式，但光伏逆变器产生的谐波电流会与企业内部的变频器、整流器等非线性负荷叠加，造成配电系统谐波含量超标，影响精密设备的正常工作。SVG 装置能够实时检测配电母线的谐波状况，针对5 次、7 次、11 次等主要特征谐波进行精确补偿，将总谐波畸变率控制在国家标准 5% 以内。并网稳定性方面，工商业屋顶光伏系统容量相对较小但数量众多，单个系统功率波动虽然有限但集群效应明显，特别是在云层快速移动时会引起区域性功率同步波动。SVG 装置具备快速功率调节能力，能够在光伏出力骤减时迅速补充无功功率维持电压稳定，在光伏出力激增时及时吸收多余无功功率防止电压越限。

2.2 居民户用光伏发电的配电网电压调节与无功平衡

居民户用光伏发电系统的大规模接入对低压配电网的电压调节与无功平衡提出了新的挑战，SVG 无功补偿装置在维护配电网稳定运行中发挥着重要的调节作用。居民区配电网原本设计按照单向潮流模式运行，户用光伏系统的接入改变了传统的负荷特性，白天光照充足时大量分布式电源同时向配电网反送功率，造成配电变压器低压侧电压显著抬升，部分节点电压甚至超出允许范围上限。SVG 装置能够根据配电网电压实时变化情况灵活调节无功功率输出，当检测到电压偏高时自动吸收容性无功功率抑制电压上升，当光伏出力不足时则发出感性无功功率支撑电压水平，确保配电网各节点电压始终维持在合格范围内[2]。无功平衡方面，居民户用光伏系统普遍采用单相并网方式，大量单相光伏系统接入会加剧配电网三相不平衡问题，特别是在居民区光伏渗透率较高的区域，三相电压不平衡度可能超过 2% 的国家标准要求。

3.SVG 无功补偿装置在光伏储能一体化系统中的应用

3.1 光储系统功率波动平抑与电网友好性接入控制

光伏储能一体化系统作为新能源发电与储能技术的深度融合，其功率波动特性与电网接入要求对SVG 无功补偿装置提出了更高的技术要求。光伏发电系统受天气条件影响呈现强烈的随机性与间歇性特征，储能系统虽然能够平抑部分功率波动但其充放电切换过程仍会产生功率阶跃现象，特别是在储能电池达到充放电功率限制时无法完全消除光伏功率的快速变化。SVG 装置能够与储能变流器协调配合实现更精细的功率调节，当光伏出力突然下降而储能系统响应滞后时迅速补充无功功率维持并网点电压稳定，当储能系统由充电模式切换至放电模式时提供平滑的功率过渡支撑。电网友好性接入控制方面，光储一体化系统需要满足电网调度部门对新能源电站的严格技术要求，包括功率预测精度、调度指令响应速度、电压频率支撑能力等多项指标。SVG 装置具备毫秒级的快速响应能力，能够配合储能系统实现秒级功率调节响应，满足电网AGC 自动发电控制系统的调度要求。

3.2 微电网模式下光伏储能系统的电压频率调节与孤岛运行支撑

微电网模式下光伏储能系统承担着独立电力系统的核心调节任务，SVG 无功补偿装置在维持系统电压频率稳定方面发挥着不可替代的作用。孤岛运行状态下微电网失去了大电网的强支撑，系统惯性显著降低，负荷波动或光伏出力变化都会引起频率较大幅度波动，SVG 装置能够配合储能变流器提供快速的有功无功调节能力，当系统频率偏低时协助储能系统增加出力提升频率，当频率偏高时配合减少发电功率稳定频率水平。电压调节方面，微电网线路阻抗相对较大，负荷变化对节点电压影响更为显著，特别是感性负荷投入时会造成电压明显下降，SVG 装置能够实时检测各节点电压变化情况，动态调节无功功率输出维持电压质量，确保微电网内部负荷的正常运行需求。装置还具备黑启动支撑能力，在微电网从全停状态恢复供电时提供初期的电压建立支撑，配合储能系统完成微电网的冷启动过程。

4.结束语

随着新能源发电规模的持续扩大，SVG 无功补偿装置将在光伏发电系统中承担更加重要的电能质量调节任务。技术发展方向将聚焦于智能化控制算法优化、多设备协调控制策略完善以及成本效益比的进一步提升。SVG装置与光伏储能系统的深度融合将为构建高质量新型电力系统提供坚实的技术支撑，推动清洁能源的高效利用。

参考文献：

[1]杨佩佩,汤文,韩自奋,刘宗洋,杜汶翰.新能源场站无功补偿装置投退对电网运行影响研究[J].电力电容器与无功补偿,2024,45(06):10-16.

[2]陈悟.SVG 无功补偿装置在新能源光伏发电中应用的优化方法[J].光源与照明,2024,(10):108-110.