CN115085215A - 分布式光伏电站有功及无功联合控制方法和*** - Google Patents
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Abstract
分布式光伏电站有功及无功联合控制方法,包括如下步骤:S1.对分布式光伏电网内每一光伏发电站,即时检测光伏发电站有功值和光伏发电站无功值;所述光伏发电站分两类,第一类光伏发电站仅连接一个用电节点,第二类光伏发电站可切换连接两个以上用电节点;S2.对分布式光伏电网内各个用电节点,检测光伏负荷有功值;S3.任一用电节点的光伏供电有功比偏离标准值超过设定阈值,则进行调节。本发明通过检测各个用电节点的光伏供电有功比参数进行光伏电网运行监控,以过往稳定运行状态为基准进行调节,多数情况下仅调节光伏发电机组并网状态,以传统无功调节方式为补偿,简化了有功无功调节方式,延长了无功设备使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于电力技术领域,涉及光伏发电技术,具体涉及一种分布式光伏电站有功及无功联合控制方法和***。
背景技术
分布式光伏电网是指在用户现场或靠近用电现场配置较小的光伏发电供电***,以满足特定用户的需求,支持现存配电网的经济运行,或者同时满足这两个方面的要求,多个分布式光伏电站、用户、逆变器等组成一个分布式光伏电网。
分布式光伏电网的基本设备包括光伏电池组件、光伏方阵支架、直流汇流箱、直流配电柜、并网逆变器、交流配电柜等设备,另外还有供电***监控装置和环境监测装置。其运行模式是在有太阳辐射的条件下,光伏发电***的太阳能电池组件阵列将太阳能转换输出的电能,经过直流汇流箱集中送入直流配电柜,由并网逆变器逆变成交流电供给建筑自身负载,多余或不足的电力通过联接电网来调节。
而光伏发电受季节、日夜、阴晴等外界因素的影响较大,容易造成光伏发电的并网点电压波动频繁,增加了无功调节难度,光伏电站本身发电量也随太阳日照时间等因素影响而改变,光伏发电站由于未来发电可预测性明显低于水电、火电和核电等发电方式,难以进行有效调配。
发明内容
为克服现有技术的缺陷,本发明公开了一种分布式光伏电站有功及无功联合控制方法和***。
本发明所述分布式光伏电站有功及无功联合控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1.对分布式光伏电网内每一光伏发电站,即时检测光伏发电站有功值FG(i)和光伏发电站无功值WG(i),其中i表示不同的光伏发电站;
所述光伏发电站分两类,第一类光伏发电站仅连接一个用电节点,第二类光伏发电站可切换连接两个以上用电节点;
S2.对分布式光伏电网内各个用电节点,即时监测光伏负荷有功值TG(n);其中n表示不同的用电节点;统计的光伏负荷有功值为该用电节点的负荷有功值Tn扣除稳定电源提供的负荷有功值;
S3.即时监测比较各个用电节点的光伏供电有功比P2(n)和标准值P2S(n),任一用电节点的光伏供电有功比P2(n)偏离标准值P2S(n)超过设定阈值,则进行调节,直至所有用电节点的光伏供电有功比P2(n)偏离标准值P2S(n)均不超过设定阈值,其中n表示不同的用电节点;
所述调节方式为根据步骤S1得到的数据,代入光伏发电站有功值FG(i)和光伏发电站无功值WG(i),调节第二类光伏发电站与用电节点的连接关系。
优选的,S2步骤中,所述稳定电源提供的负荷有功值采用以下方式:
根据一个较长时间段内的电网有功值总量TA和各个用电节点的负荷有功值Tn,计算该用电节点的有功值占电网有功值总量的比例P1,P1=Tn/TA,再以P1乘以稳定电源输出的总负荷有功值TW,得到稳定电源提供的负荷有功值。
优选的,S3步骤中,调节方式还包括调节用电节点连接的无功补偿器。
优选的,所述调节方式为以下两种方法中的任意一种:
方法1:按照各个用电节点的光伏供电有功比P2(n)偏离标准值P2S(n)的大小从高到低排序,首先调节偏离最大的用电节点,使其最接近标准值,然后依次调节后续节点直至调节完成;
方法2:按照各个用电节点的光伏供电有功比P2(n)偏离标准值P2S(n)的大小从低到高排序,首先固定光伏供电有功比未偏离标准值达到设定阈值的各个用电节点,从第一个超过阈值的用电节点开始调节,然后依次调节后续节点直至调节完成。
本发明还公开了一种分布式光伏电站有功及无功联合控制***,包括多个光伏发电站、多个用电节点,其特征在于,还包括控制***,所述光伏发电站分两类,第一类光伏发电站仅连接一个用电节点,第二类光伏发电站可通过所述控制***切换连接两个以上用电节点;每个用电节点至少连接有一个第二类光伏发电站,各个光伏发电站包括有功值和无功值检测装置,各个用电节点连接有负荷有功值检测装置。
优选的,各个所述用电节点还连接有无功补偿器。
采用本发明所述分布式光伏电站有功及无功联合控制方法和***,通过检测各个用电节点的光伏供电有功比参数进行光伏电网运行监控,以过往稳定运行状态为基准进行调节,在考虑光伏发电站有功无功情况下,多数情况下仅调节光伏发电机组并网状态,以传统无功调节方式为补偿,简化了有功无功调节方式,延长了无功设备使用寿命;通过无功补偿和光伏机组并网功率调节的结合方式,改善了有功无功调节效果。
附图说明
图1为本发明所述分布式光伏电网的一种具体实施方式示意图;
图2为本发明一个具体实施方式中调节前各个用电节点的有功比示意图;
图3为图2所示具体实施方式中调节后各个用电节点的有功比示意图;图2和图3中横坐标表示不同的用电节点;纵坐标为光伏供电有功比。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
本发明所述分布式光伏电站有功及无功联合控制方法,用于分布式光伏电网控制,包括以下步骤:
S1.对分布式光伏电网内每一光伏发电站,统计各个时间段的有功值和无功值,统计时间一般以日为单位;
以FG(i)表示光伏发电站有功值,WG(i)表示光伏发电站无功值,其中i表示不同的光伏发电站;
所述光伏发电站分两类,第一类光伏发电站仅连接一个用电节点,第二类光伏发电站可切换连接两个以上用电节点;即可以通过开关切换等方式使第二类光伏发电站在不同时间连接不同的用电节点,但任何时候只连接一个用电节点。第二类光伏发电站的连接关系需要保证每个用电节点至少连接有一个第二类光伏发电站。空间上位于同一地点的光伏发电站也可以只选择部分光伏发电机作为第二类光伏发电站。
通常而言,本发明所述光伏发电站,指1台太阳能发电机组,为更准确的调节,每个用电节点可以连接多个第二类光伏发电站,即同时连接多个用电节点的多个太阳能发电机组。如图1所示的一个具体实施方式中,Y1、Y2、Y3、Y4表示不同的光伏发电站,其中Y1、Y4为第一类光伏发电站,Y2、Y3为第二类光伏发电站,B1、B2、B3表示不同的用电节点,Y2和Y3通过切换开关分别连接B1、B2和B2、B3两个不同用电节点,图1中WP表示连接各个用电节点的稳定电源如火电、水电、核电等稳定供电的电站。
S2.对分布式光伏电网内各个用电节点,通常为连接多个光伏发电站和用户的逆变器,即时监测各个用电节点的光伏负荷有功值TG(n);其中n表示不同的用电节点;
其中统计的光伏负荷有功值为该用电节点的负荷有功值Tn扣除稳定电源提供的负荷有功值,所谓稳定电源是指传统火电、水电或核电等相对光伏电站提供长时间稳定电力供应的发电站。
稳定电源提供的负荷有功值可以采用估算方式,根据一个较长时间段内如一个月内的电网有功值总量TA和各个用电节点的负荷有功值Tn,计算该逆变器涉及用户的有功值占电网有功值总量的比例P1,P1=Tn/TA,再以P1乘以稳定电源输出的总负荷有功值TW,稳定电源输出的总负荷有功值TW在电站端通常可检测得到。
S3.比较各个用电节点的光伏供电有功比P2(n)和标准值P2S(n),任一用电节点的光伏供电有功比P2(n)偏离标准值P2S(n)超过设定阈值,则进行调节,直至所有用电节点的光伏供电有功比P2(n)偏离标准值P2S(n)均不超过设定阈值;
所述调节方式为调节第二类光伏发电站与用电节点的连接关系。
对各个用电节点的光伏供电有功比P2(n)设置标准值P2S(n),P2(n)=Gn/Tn,其中Gn为该用电节点连接的所有光伏发电站的有功值;n表示不同的用电节点;
各个标准值P2S(n)的设置可根据电网搭建初期,在最佳状态下运行时各个用电节点的有功比设置,随着装机容量和负荷的变化,可以随时进行动态调整,例如以上一次调整前稳定运行的有功比作为标准值。
各个用电节点的光伏供电有功比P2(n)处于变化状态,在假定稳定电源输入的有功值保持稳定的情况下,变化只可能由于两个原因导致,即该用电节点连接的光伏发电站的输出变化和用电节点的负荷变化。对于光伏发电站的输出功率变化和用电节点的负荷变化,通过第二类光伏发电站接入用电节点的功率大小,都可以进行调节。
如果某个或多个用电节点的光伏供电有功比P2(n)偏离标准值P2S(n)达到设定阈值,例如设定阈值为5个百分点,偏离超过标准值5个百分点时进行调节。
分布式光伏电网内通常已设置有无功补偿设备,但由于光伏发电的不稳定性,为防止过于频繁的动作使电容器造成损坏,更重要的是防备电容不停的投切导致供电***振荡,大型无功补偿设备进行随时动态调整的方式并不可取。因此本发明优选采用调节第二类光伏电站与各个用电节点的连接关系,当调整连接关系无法满足要求时,再调节无功补偿设备,调节各个用电节点的无功补偿设备可以调节该用电节点的功率系数,
通过调节功率系数,从而调节该用电节点的有功值,进而调节光伏供电有功比。
即本发明所述调节方式通常包括两种,第一种为调节第二类光伏发电站的连接关系,第二种为调节用电节点连接的无功补偿器,例如增减其中的电容值等。
由于电网的各个参数已经输入***,利用现有技术,***可自动计算出各种情况下各个用电节点的光伏供电有功比,典型算法为首先按照各个用电节点的光伏供电有功比P2(n)偏离标准值P2S(n)的大小排序,按照从高到低或从低到高排序,对于从高到低排序,首先调节偏离最大的用电节点,使其最接近标准值,然后依次调节后续节点直至调节完成。
对于从低到高排序,首先固定未超标准值达到阈值的各个用电节点,从第一个超过阈值的用电节点开始调节;然后依次调节后续节点直至调节完成。
调节可采用循环迭代编程实现,可能经历单次或多次迭代,两种调节方式都首先在***处理器上模拟进行,代入步骤S1得到的当时的光伏发电站有功值FG(i)和光伏发电站无功值WG(i),计算各个用电节点的光伏供电有功比并进行迭代计算,迭代处理算法为本领域现有技术,在此不再赘述。直至全部用电节点偏离值均在阈值范围内。
分布式光伏电网通常应用于山区农村、大型工业园区等区域,这些区域具有光伏发电站多,用户分散面广,逆变器多的特点。光伏发电站通常位于光照好的区域如山南坡,平地等区域,容易出现建设在位于两个或多个用电节点之间距离相差不大的区域,此类区域建设的光伏发电站可作为第二类光伏发电站。
图2和图3给出一个包括十四个自然村的乡镇电网,虚线表示设定阈值的偏离上下限,每个自然村设置有一个逆变器作为用电节点,该乡镇电网内除固定水电站作为稳定电源外,建设有12个小型光伏发电站为电网进行供电,其中8个距离两个以上自然村距离较近作为第二类光伏发电站,同一地点的光伏发电站也可以只选择部分光伏发电机作为第二类光伏发电站,某时刻各个用电节点的光伏供电有功比如图2所示,第5和第14个用电节点超标,经过调节后,各个用电节点均在允许的偏离范围内,未超设定阈值,为简化描述,图2和图3所示的具体实施方式中各个用电节点的光伏供电有功比标准值P2S(n)相等,实际情况中通常为不相等。
采用本发明所述分布式光伏电站有功及无功联合控制方法和***,通过检测各个用电节点的光伏供电有功比参数进行光伏电网运行监控,以历史最佳运行数据为基准进行调节,综合考虑了光伏发电机组和传统供电机组的有功值,进行无功补偿和光伏机组并网功率调节的结合方式,改善了有功无功调节效果。
前文所述的为本发明的各个优选实施例,各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提,各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用,所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程,并非用以限制本发明的专利保护范围,本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准,凡是运用本发明的说明书内容所作的等同结构变化,同理均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.分布式光伏电站有功及无功联合控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1.对分布式光伏电网内每一光伏发电站,即时检测光伏发电站有功值FG(i)和光伏发电站无功值WG(i),其中i表示不同的光伏发电站;
所述光伏发电站分两类,第一类光伏发电站仅连接一个用电节点,第二类光伏发电站可切换连接两个以上用电节点;
S2.对分布式光伏电网内各个用电节点,即时监测光伏负荷有功值TG(n);其中n表示不同的用电节点;统计的光伏负荷有功值为该用电节点的负荷有功值Tn扣除稳定电源提供的负荷有功值;
S3.即时监测比较各个用电节点的光伏供电有功比P2(n)和标准值P2S(n),任一用电节点的光伏供电有功比P2(n)偏离标准值P2S(n)超过设定阈值,则进行调节,直至所有用电节点的光伏供电有功比P2(n)偏离标准值P2S(n)均不超过设定阈值,其中n表示不同的用电节点;
所述调节方式为根据步骤S1得到的数据,代入光伏发电站有功值FG(i)和光伏发电站无功值WG(i),调节第二类光伏发电站与用电节点的连接关系。
2.如权利要求1所述的分布式光伏电站有功及无功联合控制方法,其特征在,S2步骤中,所述稳定电源提供的负荷有功值采用以下方式:
根据一个较长时间段内的电网有功值总量TA和各个用电节点的负荷有功值Tn,计算该用电节点的有功值占电网有功值总量的比例P1,P1=Tn/TA,再以P1乘以稳定电源输出的总负荷有功值TW,得到稳定电源提供的负荷有功值。
3.如权利要求1所述的分布式光伏电站有功及无功联合控制方法,其特征在于,S3步骤中,调节方式还包括调节用电节点连接的无功补偿器。
4.如权利要求1所述的分布式光伏电站有功及无功联合控制方法,其特征在于,所述调节方式为以下两种方法中的任意一种:
方法1:按照各个用电节点的光伏供电有功比P2(n)偏离标准值P2S(n)的大小从高到低排序,首先调节偏离最大的用电节点,使其最接近标准值,然后依次调节后续节点直至调节完成;
方法2:按照各个用电节点的光伏供电有功比P2(n)偏离标准值P2S(n)的大小从低到高排序,首先固定光伏供电有功比未偏离标准值达到设定阈值的各个用电节点,从第一个超过阈值的用电节点开始调节,然后依次调节后续节点直至调节完成。
5.分布式光伏电站有功及无功联合控制***,包括多个光伏发电站、多个用电节点,其特征在于,还包括控制***,所述光伏发电站分两类,第一类光伏发电站仅连接一个用电节点,第二类光伏发电站可通过所述控制***切换连接两个以上用电节点;每个用电节点至少连接有一个第二类光伏发电站,各个光伏发电站包括有功值和无功值检测装置,各个用电节点连接有负荷有功值检测装置。
6.如权利要求5所述的分布式光伏电站有功及无功联合控制***,其特征在于,各个所述用电节点还连接有无功补偿器。
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