CN114421522B - 一种光伏电站功率控制方法及*** - Google Patents

一种光伏电站功率控制方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种光伏电站功率控制方法及***，包括以下步骤：步骤1，获取待测光伏电站的基础数据；步骤2，设定该待测光伏电站的运行参数；步骤3，计算该待测光伏发电站的有功功率变化值以及该待测光伏发电站的逆变器总投入数量；步骤4，根据该待测光伏发电站实时功率和该待测光伏发电站功率目标设定值，结合步骤3得到的该待测光伏发电站的有功功率变化值以及逆变器总投入数量对该光伏发电站的功率进行控制；本发明能够在光伏发电站控制***上进行实现光伏电站功率升降及升降速率限制，控制了发电站的运行成本。

Description

一种光伏电站功率控制方法及***
技术领域
本发明属于新能源光伏发电技术领域，具体的涉及一种光伏电站功率控制方法及***。
背景技术
目前，光伏发电站功率控制一般由AGC/AVC***实现自动功率控制及自动电压控制；其中，AGC自动发电控制(Automatic Generation Control)指利用计算机***、通信网络和可调控设备，根据电网实时运行工况在线计算控制策略，自动闭环控制发电设备的有功输出。AVC自动电压控制(Automatic Voltage Control)指利用计算机***、通信网络和可调控设备，根据电网实时运行工况在线计算控制策略，自动闭环控制无功和电压调节设备，以实现合理的无功电压分布。
依据《光伏发电站接入电力***技术规定》，光伏发电站有功功率变化速率应不超过10％装机容量/min，允许出现因太阳能辐照度降低而引起的光伏发电站有功功率变化速率超出限值的情况。
但对于光伏发电站AGC/AVC***出现故障，或处于调试期及规模较小未配置AGC/AVC***的光伏发电站，一旦出现电网需要进行功率调整的情况。上述光伏发电站，均会由于缺少相应的功率控制手段，不能有效控制发电功率及功率变化速率。会出现被电网要求全场站停运切出电网，或功率升降速度超出限制而被经济考核，会对于光伏发电站造成巨大的经济损失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光伏电站功率控制方法及***，能够在光伏发电站控制***上进行实现光伏电站功率升降及升降速率限制，解决了现有技术中存在的上述不足。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供的一种光伏电站功率控制方法，包括以下步骤：
步骤1，获取待测光伏电站的基础数据；
步骤2，设定该待测光伏电站的运行参数；
步骤3，计算该待测光伏发电站的有功功率变化值以及该待测光伏发电站的逆变器总投入数量；
步骤4，根据该待测光伏发电站实时功率和该待测光伏发电站功率目标设定值，结合步骤3得到的该待测光伏发电站的有功功率变化值以及逆变器总投入数量对该光伏发电站的功率进行控制。
优选地，步骤1中，获取待测光伏电站的基础数据包括该待测光伏发电站的发电单元数量、逆变器数量、该待测光伏电站最大设计功率、每个发电单元的最大设计功率、每个逆变器的最大设计功率、该待测光伏发电站有功功率1分钟变化速率最大值。
优选地，步骤2，设定该待测光伏电站的运行参数包括该待测光伏发电站的有功功率变化速率设定值、该待测光伏发电站的功率偏差最小值、该待测光伏发电站的功率目标设定值。
优选地，步骤3中，通过下式计算该待测光伏发电站的逆变器总投入数量，具体方法是：
Figure GDA0003565734680000021
其中，NIall为该待测光伏发电站的逆变器总投入数量；YDi为第i个发电单元的运行信号；
NI为每个发电单元对应的逆变器发电投入数量；NGUMAX为该待测光伏发电站的发电单元数量；NIMAX为该待测光伏发电站的逆变器数量。
优选地，步骤3中，通过下式计算该待测光伏发电站的有功功率变化值：
KO＝Kmax×Ks
其中，KO为该待测光伏发电站的有功功率变化值；Kmax为该待测光伏发电站的有功功率1分钟变化速率最大值；Ks为该待测光伏发电站的有功功率变化速率设定值。
优选地，步骤4中，根据该待测光伏发电站实时功率和该待测光伏发电站功率目标设定值，结合步骤3得到的该待测光伏发电站的有功功率变化值以及逆变器总投入数量计算该待测光伏发电站的功率，对该光伏发电站的功率进行控制，具体方法是：
S41，将该待测光伏发电站实时功率和该待测光伏发电站功率目标设定值之间的差值与阈值进行比较，根据比较结果判断该待测光伏发电站进行升功率运行或降功率运行；
S42，根据步骤3得到的该待测光伏发电站的有功功率变化值以及逆变器总投入数量控制待测光伏发电站进行升功率运行或降功率运行。
优选地，将该待测光伏发电站实时功率和该待测光伏发电站功率目标设定值之间的差值与阈值进行比较，根据比较结果判断该待测光伏发电站进行升功率运行或降功率运行，具体方法是：
若该待测光伏发电站实时功率和该待测光伏发电站功率目标设定值之间的差值大于等于阈值时，则该待测光伏发电站进行升功率运行；
若该待测光伏发电站实时功率和该待测光伏发电站功率目标设定值之间的差值小于阈值时，则该待测光伏发电站进行降功率运行。
优选地，根据步骤3得到的该待测光伏发电站的有功功率变化值以及逆变器总投入数量控制待测光伏发电站进行升功率运行，具体方法是：
S421A，根据下式计算该待测光伏发电站的当前下发功率：
PAN＝PAO+KO
其中，PAN为该待测光伏发电站的当前下发功率；KO为该待测光伏发电站的有功功率变化值；PAO为该待测光伏发电站的实时功率；
S422A，根据得到的该待测光伏发电站的当前下发功率计算每个发电单元对应的功率设定值；
S423A，根据得到的每个发电单元对应的功率设定值计算当前时刻该待测光伏发电站的实时功率；
S424A，将当前时刻该待测光伏发电站的实时功率与前一时刻该待测光伏发电站的实时功率之间的差值与该待测光伏发电站的功率偏差最小值进行比较，其中，若当前时刻该待测光伏发电站的实时功率与前一时刻该待测光伏发电站的实时功率之间的差值大于等于该待测光伏发电站的功率偏差最小值，则返回S421A；否则该待测光伏发电站完成升功率运行。
优选地，根据步骤3得到的该待测光伏发电站的有功功率变化值以及逆变器总投入数量控制待测光伏发电站进行或降功率运行，具体方法是：
S421B，根据下式计算该待测光伏发电站的当前下发功率：
PAN＝PAO-Ko
其中，PAN为该待测光伏发电站的当前下发功率；KO为该待测光伏发电站的有功功率变化值；PAO为该待测光伏发电站的实时功率；
S422B，根据得到的该待测光伏发电站的当前下发功率计算每个发电单元对应的功率设定值；
S423B，根据得到的每个发电单元对应的功率设定值计算当前时刻该待测光伏发电站的实时功率；
S424B，将当前时刻该待测光伏发电站的实时功率与前一时刻该待测光伏发电站的实时功率之间的差值与该待测光伏发电站的功率偏差最小值进行比较，其中，若当前时刻该待测光伏发电站的实时功率与前一时刻该待测光伏发电站的实时功率之间的差值大于等于该待测光伏发电站的功率偏差最小值，则返回S421B；否则该待测光伏发电站完成升功率运行。
一种光伏电站功率控制***，该***能够运行所述的方法，包括：
数据获取单元，用于获取待测光伏电站的基础数据；
参数设定单元，用于设定该待测光伏电站的运行参数；
参数计算单元，用于计算该待测光伏发电站的有功功率变化值以及该待测光伏发电站的逆变器总投入数量；
功率控制单元，用于根据光伏发电站实时功率和该光伏发电站功率目标设定值，结合得到的该待测光伏发电站的有功功率变化值以及逆变器总投入数量对该光伏发电站的功率进行控制。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种光伏电站功率控制方法，根据光伏发电站实时功率和该光伏发电站功率目标设定值，结合得到的该待测光伏发电站的有功功率变化值以及逆变器总投入数量对该光伏发电站的功率进行控制，用于控制光伏电站有功功率升降及限制升降速率，光伏发电站有功功率变化速率不超过10％装机容量/min，可在光伏发电站控制***上进行实现；
本发明能够在光伏发电站控制***上进行实现光伏电站功率升降及升降速率限制，避免上述情况的发生。
附图说明
图1是本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面以具体示例说明本发明实施方式：
如某光伏发电站最大功率10000KW(10MW)，由5个相同容量的发电单元构成，每个发电单元由10台相同容量的逆变器组成。在运行某时刻，5个相同容量的发电单元，及5个相同容量的发电单元分别对应的10台相同容量的逆变器均投入使用，实时功率为6000KW。
具体地：本发明提供的一种光伏电站功率控制方法，包括以下步骤：
步骤0，基础数据计算：
光伏发电站发电单元数量NGUMAX＝5；
光伏发电站发电单元逆变器数量NIMAX＝10；
光伏发电站最大设计功率PAmax＝10000KW(10MW)；
光伏发电站发电单元最大设计功率PGUMAX＝10000÷5＝2000KW；
光伏发电站逆变器最大设计功率PIMAX＝PGUMAX÷10＝200KW；
发电站有功功率1分钟变化速率最大值Kmax，Kmax＝PAmax×0.1＝10000×0.1＝1000KW；
步骤1，人工输入设定数据
A)发电站有功功率变化速率设定值Ks，由光伏发电站运行人员在光伏发电站监控***人工输入该数据，设定值范围0＜Ks＜1；本示例设置为0.5；
B)光伏发电站功率偏差最小值ΔPmin，为固定值，ΔPmin为人工设定值，数值范围0≦ΔPmin≦Kmax。具体参数依据光伏电站实际容量及设备调整速率情况设定。本示例设置为300KW。
C)光伏发电站功率目标设定值PAS赋值，设定值范围0≦PAS≦PAmax。
光伏发电站运行人员在光伏发电站监控***人工输入该数据，可分为光伏发电站升功率C1、伏发电站降功率C2两种运行状态，其中C1：光伏发电站升功率，本示例设置为全容量并网，PAS＝10000KW；C2：光伏发电站降功率，本示例设置为全容量切除并网，PAS＝0KW。
步骤2，计算待测光伏发电站对应的有功功率变化值KO：
KO＝Kmax×Ks
其中，Kmax为该待测光伏发电站的有功功率1分钟变化速率最大值；Ks为该待测光伏发电站的有功功率变化速率设定值。
如本示例，发电站有功功率变化速率设定值Ks设置为0.5，则KO＝1000×0.5＝500KW；
步骤3，光伏发电站逆变器总投入数量计算；
E)每个发电单元运行信号YDi，其中，0≦i≦NGUMAX，光伏发电站控制***根据发电单元运行数据，判断发电单元是否投入运行，如发电单元运行则YDi＝1，未运行则YDi＝0。
F)光伏发电站发电单元投入数量
Figure GDA0003565734680000071
如此时光伏发电站5个相同容量的发电单元全部投入运行，则YD1至YD5均为1，NGU＝5。
G)每个发电单元对应的逆变器运行信号YNij，0≦i≦NGUMAX；0≦j≦NImax。光伏发电站控制***根据逆变器运行数据，判断逆变器是否投入运行，如逆变器运行则YNij＝1，未运行则YNij＝0。
H)光伏发电站每个发电单元对应的逆变器发电逆变器投入数量NI，0≦I≦NImax，
Figure GDA0003565734680000072
如此时5个光伏发电单元对应的10台逆变器均投入运行，则N1至N5均为10。
I)光伏发电站逆变器总投入数量
Figure GDA0003565734680000073
如此时光伏发电站5个相同容量的发电单元全部投入运行，此时光伏发电站所有10台逆变器均投入运行，则
NIall＝1×10+1×10+1×10+1×10+1×10＝50。
步骤4，待测光伏发电站的当前下发功率PAN赋值，0≦PAN≦PAmax，设定待测光伏发电站的当前下发功率PAN的初始值PAN＝0。
步骤5，根据光伏发电站实时功率和该光伏发电站功率目标设定值，结合得到的该待测光伏发电站的有功功率变化值以及逆变器总投入数量对该光伏发电站的功率进行控制，具体地：
计算该待测光伏发电站实时功率和该待测光伏发电站功率目标设定值之间的差值，并与阈值进行比对，根据比对结果判断该待测光伏发电站进行升功率运行或降功率运行，其中：
若PAS-PAO≧0，则待测光伏发电站进行升功率运行，且进入步骤6；其中，PAO为该待测光伏发电站的实时功率，数值范围0≦PAO≦PAmax；PAS为待测光伏发电站的功率目标设定值，设定值范围0≦PAS≦PAmax；PAmax为光伏发电站最大设计功率。
若PAS-PAO＜0，则该待测光伏发电站进行降功率运行，且进入步骤；
如本示例：
光伏发电站此刻实时功率PAO＝6000KW，若，PAS-PAO＝10000-6000＝4000≧0则光伏发电站升功率C1；
若PAS-PAO＝0-6000＝-4000＜0，则光伏发电站降功率C2。
步骤6，控制待测光伏发电站进行升功率运行，具体方法是：
S61，令待测光伏发电站的当前下发功率为：PAN＝PAO+KO；
如本示例为：PAN＝6000+500＝6500KW；
记录当前T1时刻，该待测光伏发电站的实时功率为P′AO，令P′AO＝PAO，如本示例：P′AO＝6000KW。
S62，各发电单元功率设定按照下式进行计算，并下发至各发电单元功率设定值：
PAN-I＝PAN/NIall*NI，
其中，PAN-I为各逆变器功率设定值；I为各发电单元编号；NIall为光伏发电站逆变器总投入数量；NI为光伏发电站每个发电单元对应的发电逆变器投入数量。
光伏发电站各发电单元均设置数据采集装置，发电单元功率设定值由数据采集装置下发至各逆变器，该过程由数据采集装置实现。
如本示例：计算得NIall＝50；N1至N5，均为10。
PAN-1＝6500/50*10＝1300
PAN-2＝6500/50*10＝1300
……
PAN-5＝6500/50*10＝1300；
开始计时1分钟，1分钟到后，执行S63；
S63，步骤1中得到的光伏发电站功率偏差最小值ΔPmin为300KW；T1时刻该待测光伏发电站的当前下发功率PAN已为6500KW，此时光伏电站发电功率根据实时辐照强度进行变化，如辐照强度满足6500KW发电量的需求，则当前T2时刻该待测光伏发电站的实时功率PAO≈PAN＝6500，其中，若|PAO-P′AO|＝|6500-6000|＝500＞ΔPmin300，返回步骤5；
步骤7，重复步骤5和步骤6，待测光伏发电站的功率逐步上升，直至|PAO-P′AO|＜ΔPmin结束，待测光伏发电站完成升功率运行。
步骤8，控制待测光伏发电站进行降功率运行，具体方法是：
S81，令待测光伏发电站的当前下发功率为：PAN＝PAO-Ko；
如本示例为：PAN＝6000-500＝5500KW；
记录当前T1时刻，该待测光伏发电站的实时功率为P′AO，令P′AO＝PAO，如本示例：P′AO＝5500KW。
S82，各发电单元功率设定按照下式进行计算，并下发至各发电单元功率设定值：
PAN-I＝PAN/NIall*NI，
其中，PAN-I为各逆变器功率设定值；I为各发电单元编号；NIall为光伏发电站逆变器总投入数量；NI为光伏发电站每个发电单元对应的发电逆变器投入数量。
光伏发电站各发电单元均设置数据采集装置，发电单元功率设定值由数据采集装置下发至各逆变器，该过程由数据采集装置实现。
如本示例：计算得NIall＝50；N1至N5均为10。
PAN-1＝5500/50*10＝1100
PAN-2＝5500/50*10＝1100
……
PAN-5＝5500/50*10＝1100；
开始计时1分钟，1分钟到后，执行S83；
S83，步骤1得到的光伏发电站功率偏差最小值ΔPmin设置为300KW；T1时刻该待测光伏发电站的当前下发功率PAN已为5500KW，此时光伏电站发电功率根据实时辐照强度进行变化，则当前T2时刻该待测光伏发电站的实时功率PAO≈PAN＝5500，|PAO-P′AO|＝|5500-6000|＝500＞ΔPmin300，返回步骤5；
步骤9，重复步骤5和步骤8，待测光伏发电站的功率逐步下降，直至|PAO-P′AO|＜ΔPmin结束，光伏发电站完成降功率运行。

Claims (9)

1.一种光伏电站功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，获取待测光伏电站的基础数据；
步骤2，设定该待测光伏电站的运行参数；
步骤3，计算该待测光伏发电站的有功功率变化值以及该待测光伏发电站的逆变器总投入数量；
步骤4，根据光伏发电站实时功率和该光伏发电站功率目标设定值，结合步骤3得到的该待测光伏发电站的有功功率变化值以及逆变器总投入数量对该光伏发电站的功率进行控制;
步骤3中，通过下式计算该待测光伏发电站的逆变器总投入数量，具体方法是：
其中，为该待测光伏发电站的逆变器总投入数量；为第个发电单元的运行信号；为每个发电单元对应的逆变器发电投入数量，其中，，为每个发电单元对应的逆变器运行信号，，，若逆变器运行，则，若逆变器未运行，则；为该待测光伏发电站的发电单元数量；为该待测光伏发电站的逆变器数量。
2.根据权利要求1所述的一种光伏电站功率控制方法，其特征在于，步骤1中，获取待测光伏电站的基础数据包括该待测光伏发电站的发电单元数量、逆变器数量、该待测光伏电站最大设计功率、每个发电单元的最大设计功率、每个逆变器的最大设计功率、该待测光伏发电站有功功率1分钟变化速率最大值。
3.根据权利要求1所述的一种光伏电站功率控制方法，其特征在于，步骤2，设定该待测光伏电站的运行参数包括该待测光伏发电站的有功功率变化速率设定值、该待测光伏发电站的功率偏差最小值、该待测光伏发电站的功率目标设定值。
4.根据权利要求1所述的一种光伏电站功率控制方法，其特征在于，步骤3中，通过下式计算该待测光伏发电站的有功功率变化值：
其中，为该待测光伏发电站的有功功率变化值；为该待测光伏发电站的有功功率1分钟变化速率最大值；为该待测光伏发电站的有功功率变化速率设定值。
5.根据权利要求1所述的一种光伏电站功率控制方法，其特征在于，步骤4中，根据该待测光伏发电站实时功率和该待测光伏发电站功率目标设定值，结合步骤3得到的该待测光伏发电站的有功功率变化值以及逆变器总投入数量计算该待测光伏发电站的功率，对该光伏发电站的功率进行控制，具体方法是：
S41，将该待测光伏发电站实时功率和该待测光伏发电站功率目标设定值之间的差值与阈值进行比较，根据比较结果判断该待测光伏发电站进行升功率运行或降功率运行；
S42，根据步骤3得到的该待测光伏发电站的有功功率变化值以及逆变器总投入数量控制待测光伏发电站进行升功率运行或降功率运行。
6.根据权利要求5所述的一种光伏电站功率控制方法，其特征在于，将该待测光伏发电站实时功率和该待测光伏发电站功率目标设定值之间的差值与阈值进行比较，根据比较结果判断该待测光伏发电站进行升功率运行或降功率运行，具体方法是：
若该待测光伏发电站实时功率和该待测光伏发电站功率目标设定值之间的差值大于等于阈值时，则该待测光伏发电站进行升功率运行；
若该待测光伏发电站实时功率和该待测光伏发电站功率目标设定值之间的差值小于阈值时，则该待测光伏发电站进行降功率运行。
7.根据权利要求5所述的一种光伏电站功率控制方法，其特征在于，根据步骤3得到的该待测光伏发电站的有功功率变化值以及逆变器总投入数量控制待测光伏发电站进行升功率运行，具体方法是：
S421A，根据下式计算该待测光伏发电站的当前下发功率：
其中，为该待测光伏发电站的当前下发功率；为该待测光伏发电站的有功功率变化值；为该待测光伏发电站的实时功率；
S422A，根据得到的该待测光伏发电站的当前下发功率计算每个发电单元对应的功率设定值；
S423A，根据得到的每个发电单元对应的功率设定值计算当前时刻该待测光伏发电站的实时功率；
S424A，将当前时刻该待测光伏发电站的实时功率与前一时刻该待测光伏发电站的实时功率之间的差值与该待测光伏发电站的功率偏差最小值进行比较，其中，若当前时刻该待测光伏发电站的实时功率与前一时刻该待测光伏发电站的实时功率之间的差值大于等于该待测光伏发电站的功率偏差最小值，则返回S421A；否则该待测光伏发电站完成升功率运行。
8.根据权利要求5所述的一种光伏电站功率控制方法，其特征在于，根据步骤3得到的该待测光伏发电站的有功功率变化值以及逆变器总投入数量控制待测光伏发电站进行或降功率运行，具体方法是：
S421B，根据下式计算该待测光伏发电站的当前下发功率：
其中，为该待测光伏发电站的当前下发功率；为该待测光伏发电站的有功功率变化值；为该待测光伏发电站的实时功率；
S422B，根据得到的该待测光伏发电站的当前下发功率计算每个发电单元对应的功率设定值；
S423B，根据得到的每个发电单元对应的功率设定值计算当前时刻该待测光伏发电站的实时功率；
S424B，将当前时刻该待测光伏发电站的实时功率与前一时刻该待测光伏发电站的实时功率之间的差值与该待测光伏发电站的功率偏差最小值进行比较，其中，若当前时刻该待测光伏发电站的实时功率与前一时刻该待测光伏发电站的实时功率之间的差值大于等于该待测光伏发电站的功率偏差最小值，则返回S421B；否则该待测光伏发电站完成升功率运行。
9.一种光伏电站功率控制***，其特征在于，该***能够运行权利要求1-8中任一项所述的方法，包括：
数据获取单元，用于获取待测光伏电站的基础数据；
参数设定单元，用于设定该待测光伏电站的运行参数；
参数计算单元，用于计算该待测光伏发电站的有功功率变化值以及该待测光伏发电站的逆变器总投入数量；
功率控制单元，用于根据光伏发电站实时功率和该光伏发电站功率目标设定值，结合得到的该待测光伏发电站的有功功率变化值以及逆变器总投入数量对该光伏发电站的功率进行控制。
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