CN105680472A - 一种分布式光伏就地自适应电压控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分布式光伏发电就地自适应电压控制方法，该方法需要设定自适应变化的电压期望范围，使它在维持分布式光伏发电并网点电压的同时，保证并网区域电网内其他电气节点电压在可接受范围内，从而保证并网区域电网的整体电压水平；针对不同的运行工况，制定不同的分布式光伏发电自适应电压期望设定范围，各工况包括正常控制模式、扰动控制模式、故障控制模式。对无功功率的控制采用相关的公式实现。本发明能提高分布式光伏发电并网电压控制能力，并提升电网接纳PV的能力，从而促进光伏的合理高效应用。

Description

一种分布式光伏就地自适应电压控制方法

技术领域

本发明属于分布式光伏发电领域，特别是一种分布式光伏就地自适应电压控制方法。

背景技术

目前，我国的PV发电主要包括大规模集中式光伏电站发电(Photovoltaicpowerstation)和分布式光伏发电(DPVS，DistributedPhotovoltaicSystems)两种，PV发电***均通过逆变器并网，利用逆变器控制实现有功、无功的解耦，并使PV能采用逆变器无功控制为电网提供电压支撑。尤其当PV高渗透并网时，其逆变器的无功控制调压能力甚至可完全取代调压电容器。但国内对PV并网无功控制方面的研究，主要集中在单位功率因数并网控制，以及光伏与无功补偿全局无功电压控制等方面，通过负载无功电流调整无功补偿控制参考值，适用于对负载的无功补偿，难以适用于DPVS的无功独立控制。另外，在DPVS高渗透率接入电网场景下，若对每个DPVS额外整合测量设备和控制设备，将显著增加***的连接成本，因而仅对***中部分DPVS增设测量和控制设备，而其他部分DPVS由于未设置测量和控制设备，将难以观测，且难以实现控制或调度。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提出一种分布式光伏发电就地自适应电压控制方法，通过该方法采用就地的、智能的自适应方法来调节电压，将DPVS并网点的电压维持在期望的电压水平或可接受的电压限值范围内

本发明的分布式光伏发电就地自适应电压控制的基本原理是通过无功功率和有功功率参考值的调整控制，实现对电压的控制。当电压水平超过期望值，或者超过配电网操作管理中心的规定值时，利用就地自适应电压控制将电压维持在期望值或规定值要求的范围之内。分布式光伏发电规模化并网后，就地自适应电压控制的主要功能不仅是维持DPVS并网点的电压，而且还要保证并网区域电网的电压水平。分布式光伏发电就地自适应电压控制，仅需分布式光伏发电并网点处的本地测量信息，以电压和电流测量值作为控制的输入变量，因此，分布式光伏发电(DPVS)就地自适应电压控制是分散本地控制，无需与其他电气节点之间进行通信，也不需要配电网操作管理中心的信息通信联系。

本发明所述的分布式光伏发电就地自适应电压控制方法如下：

分布式光伏发电就地自适应电压控制中的期望电压的限值，最高电压限值V_max和最低电压限值V_min，是控制的关键变量，是实现就地自适应电压控制的核心，为此，设定自适应变化的电压期望范围，使它在维持分布式光伏发电并网点电压的同时，保证并网区域电网内其他电气节点电压在可接受范围内，从而保证并网区域电网的整体电压水平；针对不同的运行工况，制定不同的分布式光伏发电自适应电压期望设定范围，各工况下电压期望设定如下：

正常控制模式：针对正常运行工况，自适应电压期望根据电压测量值设定，设定的电压期望限制范围相对较小，使电压维持在定义的电压期望限制范围内：V_min,1≤V≤V_max,1；此时，分布式光伏发电运行在正常控制模式下，即运行在有功功率和无功功率控制模式：PQ控制模式；

扰动控制模式：在扰动运行工况下，自适应电压期望的设定，可以根据该等级电网可接受的电压最大水平进行设定：V_min,2≤V≤V_max,2，即设置V_max,2和V_min,2分别为该等级电网可接受的电压最大值和最小值，在电网电压偏差约束要求下，维持电压在规定的范围内；在扰动工况下，分布式光伏发电由PQ控制模式切换到扰动控制模式，即无功电压控制模式，该模式利用无功功率参考值调整控制，吸收/发出无功功率来降低/提高电压，从而实现分布式光伏发电并网点的就地电压控制；当电压值太高或太低时，分布式光伏发电将电压控制在期望的最低或最高限值；当分布式光伏发电没有足够的吸收或发出无功功率的能力，而电压已超过可接受限值时，需转入到紧急运行工况下的紧急控制模式；

故障控制模式：在故障紧急运行工况下，电压超过了可接受的限制范围：V<V_min,2或V>V_max,2，且分布式光伏发电已经达到最大可发出感性或容性无功功率，无法再提供无功功率支撑，为电网提供无功补偿；此时分布式光伏发电切换到紧急控制模式，即有功控制模式，通过有功功率来控制电压，利用有功调节来改变无功功率的限制，降低/增加DPVS发出的有功功率，从而使电压恢复到电压限值V_min,2或V_max,2；

对无功功率的控制：采用式(1)和式(2)实现：

$\{\begin{array}{c}{i}_{dref}=(k_p+\frac{k_i}{s})(P_{ref}-P_{grid})\\ i_{qref}=(k_p+\frac{k_i}{s})(Q_{ref}+{\mathrm{\&Delta;Q}}_{ref}-Q_{grid})\end{array}---\left(1\right)$

$\{\begin{array}{c}{P}_{md}(k_p+\frac{k_i}{s})(i_{dref}-i_d)-{\mathrm{\&omega;Li}}_q+u_d\\ P_{mq}(k_p+\frac{k_i}{s})(i_{qref}-i_q)+{\mathrm{\&omega;Li}}_d+u_q\end{array}---\left(2\right)$

式中，P_grid，Q_grid，i_d，i_q分别为有功、无功功率以及有功、无功电流的实测值；P_ref、Q_ref，i_dref、i_qref为对应的参考值；u_d，u_q分别为有功、无功电压的实测值；k_p，k_i，为PI控制器的控制参数，

各PI控制器的控制参数根据实际需要自行调整；根据就地电压控制需要，调整光伏无功功率参考值，再利用光伏并网逆变器双环控制，实现电压就地控制。

本发明的有益效果：本发明就地自适应电压控制方法提高分布式光伏发电(分布式光伏发电***DPVS)并网电压控制能力，并提升电网接纳PV的能力，从而促进光伏的合理高效应用。

附图说明

图1是本发明的架构图。

图2是本发明的原理图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的说明。

如图所示，本发明所述的分布式光伏发电就地自适应电压控制方法为：

分布式光伏发电就地自适应电压控制中的期望电压的限值，最高电压限值V_max和最低电压限值V_min，是控制的关键变量，是实现就地自适应电压控制的核心，为此，设定自适应变化的电压期望范围，使它在维持分布式光伏发电并网点电压的同时，保证并网区域电网内其他电气节点电压在可接受范围内，从而保证并网区域电网的整体电压水平；针对不同的运行工况，制定不同的分布式光伏发电自适应电压期望设定范围，各工况下电压期望设定如下：

正常控制模式：针对正常运行工况，自适应电压期望根据电压测量值设定，设定的电压期望限制范围相对较小，使电压维持在定义的电压期望限制范围内：V_min,1≤V≤V_max,1；此时，分布式光伏发电运行在正常控制模式下，即运行在有功功率和无功功率控制模式：PQ控制模式；

扰动控制模式：在扰动运行工况下，自适应电压期望的设定，可以根据该等级电网可接受的电压最大水平进行设定：V_min,2≤V≤V_max,2，即设置V_max,2和V_min,2分别为该等级电网可接受的电压最大值和最小值，在电网电压偏差约束要求下，维持电压在规定的范围内；在扰动工况下，分布式光伏发电由PQ控制模式切换到扰动控制模式，即无功电压控制模式，该模式利用无功功率参考值调整控制，吸收/发出无功功率来降低/提高电压，从而实现分布式光伏发电并网点的就地电压控制；当电压值太高或太低时，分布式光伏发电将电压控制在期望的最低或最高限值；当分布式光伏发电没有足够的吸收或发出无功功率的能力，而电压已超过可接受限值时，需转入到紧急运行工况下的紧急控制模式；

故障控制模式：在故障紧急运行工况下，电压超过了可接受的限制范围：V<V_min,2或V>V_max,2，且分布式光伏发电已经达到最大可发出感性或容性无功功率，无法再提供无功功率支撑，为电网提供无功补偿；此时分布式光伏发电切换到紧急控制模式，即有功控制模式，通过有功功率来控制电压，利用有功调节来改变无功功率的限制，降低/增加DPVS发出的有功功率，从而使电压恢复到电压限值V_min,2或V_max,2；

对无功功率的控制：采用式(1)和式(2)实现：

$\{\begin{array}{c}{i}_{dref}=(k_p+\frac{k_i}{s})(P_{ref}-P_{grid})\\ i_{qref}=(k_p+\frac{k_i}{s})(Q_{ref}+{\mathrm{\&Delta;Q}}_{ref}-Q_{grid})\end{array}---\left(1\right)$

$\{\begin{array}{c}{P}_{md}(k_p+\frac{k_i}{s})(i_{dref}-i_d)-{\mathrm{\&omega;Li}}_q+u_d\\ P_{mq}(k_p+\frac{k_i}{s})(i_{qref}-i_q)+{\mathrm{\&omega;Li}}_d+u_q\end{array}---\left(2\right)$

式中，P_grid，Q_grid，i_d，i_q分别为有功、无功功率以及有功、无功电流的实测值；P_ref、Q_ref，i_dref、i_qref为对应的参考值；u_d，u_q分别为有功、无功电压的实测值；k_p，k_i，为PI控制器的控制参数，

各PI控制器的控制参数根据实际需要自行调整；根据就地电压控制需要，调整光伏无功功率参考值，再利用光伏并网逆变器双环控制，实现电压就地控制。

Claims (1)

1.一种分布式光伏发电就地自适应电压控制方法，其特征在于所述的该方法为：

分布式光伏发电就地自适应电压控制中的期望电压的限值，最高电压限值V_max和最低电压限值V_min，是控制的关键变量，是实现就地自适应电压控制的核心，为此，设定自适应变化的电压期望范围，使它在维持分布式光伏发电并网点电压的同时，保证并网区域电网内其他电气节点电压在可接受范围内，从而保证并网区域电网的整体电压水平；针对不同的运行工况，制定不同的分布式光伏发电自适应电压期望设定范围，各工况下电压期望设定如下：

正常控制模式：针对正常运行工况，自适应电压期望根据电压测量值设定，设定的电压期望限制范围相对较小，使电压维持在定义的电压期望限制范围内：V_min,1≤V≤V_max,1；此时，分布式光伏发电运行在正常控制模式下，即运行在有功功率和无功功率控制模式：PQ控制模式；

扰动控制模式：在扰动运行工况下，自适应电压期望的设定，可以根据该等级电网可接受的电压最大水平进行设定：V_min,2≤V≤V_max,2，即设置V_max,2和V_min,2分别为该等级电网可接受的电压最大值和最小值，在电网电压偏差约束要求下，维持电压在规定的范围内；在扰动工况下，分布式光伏发电由PQ控制模式切换到扰动控制模式，即无功电压控制模式，该模式利用无功功率参考值调整控制，吸收/发出无功功率来降低/提高电压，从而实现分布式光伏发电并网点的就地电压控制；当电压值太高或太低时，分布式光伏发电将电压控制在期望的最低或最高限值；当分布式光伏发电没有足够的吸收或发出无功功率的能力，而电压已超过可接受限值时，需转入到紧急运行工况下的紧急控制模式；

故障控制模式：在故障紧急运行工况下，电压超过了可接受的限制范围：V<V_min,2或V>V_max,2，且分布式光伏发电已经达到最大可发出感性或容性无功功率，无法再提供无功功率支撑，为电网提供无功补偿；此时分布式光伏发电切换到紧急控制模式，即有功控制模式，通过有功功率来控制电压，利用有功调节来改变无功功率的限制，降低/增加DPVS发出的有功功率，从而使电压恢复到电压限值V_min,2或V_max,2。